Ajutați dezvoltarea site -ului, împărtășind articolul cu prietenii!

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

Metodele de utilizare a energiei unui corp ceresc nu fac parte din tehnologiile inovatoare, căldura solare a fost folosită mult timp și cu succes. 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.

Panourile solare sunt una dintre modalitățile de a obține aproape energie liberă emisă de un corp ceresc Dispozitivul unei centrale solare autonome este avantajos în regiunile cu un număr mare de zile însorite, care nu are legătură cu temperatura medie anuală. Sistemul solar autonom se află în principal pe acoperișurile clădirilor cu o înălțime mică și în zonele fără copaci. În perioada de îngheț, sistemele solare furnizează energie pentru încălzirea aerului, a aburului sau a încălzirii apei, iar în timpul verii oferă apă încălzită Centralele solare sunt ecologice, ecologice și capabile să reînnoiască continuu tipurile de generare de energie. Până în prezent, eficiența centralelor solare este prea dependentă de numărul de zile însorite. Este profitabil numai în latitudini sudice. În banda medie și în nord poate servi doar ca sursă de rezervă Panourile solare din sudul țărilor CSI vor putea oferi o locuință în țară cu electricitate, apă caldă și agent de răcire pentru circuitele de încălzire Sistemele solare, chiar folosite ca sursă de energie de rezervă, aduc un efect economic destul de ridicat, reducând povara asupra opțiunilor principale pentru producția de energie.

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.

Să presupunem că absolut toate regiunile din nord primesc căldură mult mai puțin naturală decât cele din sud, în mod eronat. Să presupunem că există mult mai multe zile însorite în Chukotka sau în centrul Canadei decât în sudul Marii Britanii

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, dar circuitele dispozitivului sunt iraționale și sunt potrivite numai pentru zonele în care există cel puțin 200 de zile însorite pe an.

Diagrama unui sistem de încălzire cu un colector solar conectat la un cazan și o sursă de energie electrică de rezervă (de exemplu, un cazan pe gaz) care funcționează pe combustibilul tradițional (+)

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).

Instalarea numai a modulelor solare va necesita investiții mari: cele mai ieftine panouri de siliciu vor costa cel puțin 2.200 de ruble. elementul poliester și șase diode policristaline din prima categorie - până la 17000 bucăți. Calculați costul a 30 de module este destul de simplu (+)

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.

Panourile solare cu o capacitate de 120 de wați pe tot parcursul anului oferă energie pentru liniile și aparatele de iluminat ale casei de țară. Energia solară cu putere redusă este realizată direct de bateria solară, dispozitivul de baterie și controlerul de încărcare Consumatorii de energie ai bateriei solare din țară sunt consumatori de energie, scule electrice, radio, televizoare Atunci când se utilizează într-un circuit solar cu o capacitate de aproximativ 650 W, blocul de echipamente din interiorul casei trebuie suplimentat cu un invertor de 1 kW

Energie solară pentru încălzire

Scopul principal al celulelor fotovoltaice care acumulează energie este de a furniza energie electrică casei. Pentru a le include în schema sistemului de încălzire și pentru a obține o funcționare optimă, este necesar să asamblați un circuit 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).

Sistem cu sistem solar, cu rezervor dublu care organizează încălzirea și alimentarea cu apă caldă în două direcții: la radiatoarele de încălzire și la punctele de parsare (+)

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:

  • Monocristalină . 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.
  • Policristalină . 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, celulele fotovoltaice asamblate din celule cu cristale unice sunt considerate cea mai potrivită opțiune. Cu toate acestea, bateriile cu module amorfe sunt mai ușor de instalat, practic fără bază și mult mai ieftine.

Modulul monocristalin constă din elemente conectate în serie, combinate în module. Mai multe module formează un panou solar. Suprafața intunecată a sistemelor solare fotovoltaice optimizează absorbția luminii solare

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.

Modulele invertorului sunt instalate într-un loc convenabil pentru întreținere, deși nu necesită un control constant și funcționează în mod automat (+)

Eficiența celulelor

Cea mai ușoară modalitate de a achiziționa colectoare solare și să aplicați unul dintre sistemele 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.

Elementele de film polimerice de pe piața rusă sunt mult mai puțin obișnuite decât analogii mono- și policristalini de siliciu. Ele sunt convenabile pentru instalare, dar au eficiență scăzută - doar 6%

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.

Întreținerea celulelor fotocelule instalate nu necesită aptitudini speciale și constă în curățarea regulată: curățarea zăpezii în timpul iernii și a resturilor în perioada caldă, spălarea suprafeței de sticlă cu apă din furtun

Diagrama de instalare a centralei electrice

Cel mai simplu mod de a instala un generator solar este să contactați o companie care vinde componente de sistem și oferă servicii de instalare. 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.

Cea mai eficientă este schema hibridă a sistemului aer-solar, în care celulele fotovoltaice sunt utilizate pentru producerea energiei, colectoarele pentru încălzirea apei și un generator eolian suplimentar instalat. Acesta poate fi înlocuit cu o sursă de combustibil de rezervă (+)

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.

Când utilizați bateriile auto, amintiți-vă că eficiența lor maximă este de 70-75% (durata de funcționare - 3 ani), dispozitivele speciale pentru sistemele solare au cea mai bună performanță - până la 85% (durata de viață - 10 ani). Unele energii se pierd în timpul stocării și conversiei.

Calitatea curentului generat de invertoarele sinusoidale pentru sistemele solare este mai mare decât curentul 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.

Convertizoare de putere - de la 250 W la 6000 W și mai sus. Puteți crește puterea de ieșire golind conexiunea paralelă a mai multor dispozitive. De exemplu, 3 x 3000 W = 9000 W (+)

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 cu experiență asamblează omologii manuali cu mâinile lor, cumpărând o parte din piesele dintr-un magazin specializat, iar unele construite din materiale improvizate.

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.

Transmisia de lumină a capacului este explicată prin utilizarea unui material transparent - sticlă puternic temperată sau plastic (de exemplu, policarbonat). Pentru a preveni reflectarea razelor solare, suprafața de sticlă sau plastic este mată (+)

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.

Temperatura lichidului de răcire atunci când este încălzită de un colector solar atinge 45-60 ° C, indicatorul maxim la ieșire este de 35-40 ° С. Для повышения эффективности работы отопительной системы наряду с радиаторами используют «теплые полы» (+)

Трубчатые коллекторы – решение для северных регионов

Общий принцип работы напоминает функционирование плоских аналогов, но с одной разницей – теплообменные трубки с теплоносителем находятся внутри стеклянных колб. Сами трубки бывают перьевыми, запаянными с одной стороны и внешним видом напоминающие перья, и коаксиальными (вакуумными), вставленными друг в друга и запаянными с обеих сторон.

Теплообменники также бывают разными:

  • система преобразования солнечной энергии в тепловую Heat-pipe;
  • обычная трубка для перемещения теплоносителя U-type.

Второй вид теплообменников признан более эффективным, но недостаточно популярным из-за стоимости ремонта: при выходе из строя одной трубки придется производить замену всей секции.

Трубка Heat-pipe не является частью целого сегмента, поэтому поменять ее можно за 2-3 минуты. Вышедшие из строя коаксиальные элементы ремонтируют, просто сняв заглушку и заменив поврежденный канал.

Схема, объясняющая цикличность нагревательного процесса внутри вакуумных трубок: холодная жидкость под воздействием солнечного тепла нагревается и испаряется, уступая место следующей порции холодного теплоносителя (+)

Проанализировав технические характеристики коллекторов разного типа и обобщив опыт их использования, решили, что для южных областей больше подходят плоские коллекторы, а для северных – трубчатые. Особенно хорошо зарекомендовали себя в условиях сурового климата установки с системой Heat-pipe. Они обладают нагревательной способностью даже в пасмурные дни и ночью, «питаясь» минимальным количеством солнечного света.

Образец стандартной схемы подключения солнечных коллекторов к бойлерному оборудованию: насосная станция обеспечивает циркуляцию воды, контроллер регулирует процесс нагревания

Метод увеличения производительности

Обычно, поэкспериментировав с небольшим количеством солнечных модулей, владельцы частных домов идут дальше и совершенствуют систему различными способами.

Самый простой способ – это увеличение количества задействованных модулей, соответственно, привлечение дополнительных площадей для их размещения и покупка более мощного сопутствующего оборудования

Что делать, если существует дефицит свободной площади? Вот несколько рекомендаций для повышения эффективности солнечной станции (с фотоэлементами или коллекторами):

  • Изменение ориентации модулей. Перемещение элементов относительно положения солнца. Проще говоря, установка основной части панелей на южной стороне. При длинном световом дне также оптимально задействовать поверхности, выходящие на восток и запад.
  • Регулировка угла наклона. Производитель обычно указывает, какой угол является наиболее предпочтительным (например, 45º), но порой при монтаже приходится вносить свои коррективы с учетом географической широты.
  • Правильный выбор места установки. Крыша подходит, потому что чаще всего является наивысшей плоскостью и не затеняется другими объектами (предположим, садовыми деревьями). Но существуют еще более подходящие площади – поворотные устройства слежения за солнцем.

При перпендикулярном расположении элементов к лучам солнца система работает более эффективно, однако на стабильно закрепленной поверхности (например, крыше) это возможно лишь на короткий промежуток времени. Чтобы его увеличить, придумали практичные устройства слежения.

Механизмы слежения – это динамические платформы, которые своей плоскостью поворачиваются вслед за солнцем. Благодаря им производительность генератора увеличивается летом примерно на 35-40%, зимой – на 10-12 %

Большим минусом устройств слежения является их высокая стоимость. В некоторых случаях она не окупается, поэтому нет смысла вкладываться в бесполезные механизмы.

Подсчитано, что 8 панелей – минимальное количество, при котором затраты со временем оправдают себя. Можно задействовать и 3-4 модуля, но при одном условии: если они напрямую, в обход аккумуляторов, подключены к водяному насосу.

Буквально на днях компания Тесла Моторс объявила о создании нового типа крыши – с интегрированными солнечными батареями. Илон Маск заявил, что модифицированная крыша будет дешевле, чем обычная кровля с установленными на нее коллекторами или модулями.

Concluzii și video util pe această temă

Тематические видеоролики помогут вам лучше представить устройство домашних солнечных станций и раскроют некоторые секреты монтажа оборудования.

Videoclipul # 1. Доступно изложенная техническая информация о солнечных батареях и контроллерах заряда:

Video # 2. Полезный опыт использования солнечных батарей в Подмосковье:

Video # 3. Пример успешно работающей солнечной станции, полностью собранной самостоятельно, обеспечивающей и ГВС, и отопление дома:

Как видите, отопительная система на солнечных батареях – вполне реальное явление, которое вы можете самостоятельно воплотить в жизнь. Сфера альтернативных способов получения энергии развивается постоянно, возможно, завтра вы услышите о новом открытии.

Приглашаем активно комментировать материал. Высказать свое отношение к “зеленой энергетике”, поделиться опытом в устройстве системы из солнечных батарей, сообщить только вам известные тонкости вы сможете в блоке, расположенном ниже.

Ajutați dezvoltarea site -ului, împărtășind articolul cu prietenii!

Categorie:

Constructie