Metoder til solopvarmning af et privat hus

Princippet om drift af et solenergianlæg derhjemme

Et solcelleanlæg er et system bestående af paneler, en inverter, et batteri og en controller. Solpanelet omdanner strålingsenergi til elektricitet (som nævnt ovenfor). Jævnstrøm kommer ind i controlleren, som fordeler strømmen til forbrugerne (for eksempel en computer eller belysning).En inverter konverterer jævnstrøm til vekselstrøm og driver de fleste elektriske husholdningsapparater. Batteriet lagrer energi, der kan bruges om natten.

Video beskrivelse

Et godt eksempel på beregninger, der viser, hvor mange paneler der er nødvendige for at levere en autonom strømforsyning, se denne video:

Hvordan solenergi bruges til at generere varme

Solcelleanlæg bruges til vandopvarmning og boligopvarmning. De kan levere varme (efter anmodning fra ejeren), selv når fyringssæsonen er slut, og forsyne huset med varmt vand gratis. Den enkleste enhed er metalpaneler, der er installeret på husets tag. De akkumulerer energi og varmt vand, som cirkulerer gennem rør skjult under dem. Funktionen af ​​alle solsystemer er baseret på dette princip, på trods af at de kan være strukturelt forskellige fra hinanden.

Solfangere består af:

• opbevaringstank;
• pumpestation;
• controller
• rørledninger;
• beslag.

Afhængigt af typen af ​​konstruktion skelnes der mellem flade og vakuumsamlere. I førstnævnte er bunden dækket af varmeisolerende materiale, og væsken cirkulerer gennem glasrør. Vakuumopsamlere er yderst effektive, fordi varmetabet holdes på et minimum. Denne type solfanger giver ikke kun opvarmning med solpaneler i et privat hus - det er praktisk at bruge det til varmtvandsforsyningssystemer og opvarmning af pools.

Princippet for drift af solfangeren

Populære producenter af solpaneler

Oftest findes produkter fra Yingli Green Energy og Suntech Power Co. på hylderne.HiminSolar paneler (Kina) er også populære. Deres solpaneler producerer elektricitet selv i regnvejr.

Produktionen af ​​solcellebatterier er også etableret af en indenlandsk producent. Følgende virksomheder gør dette:

• Hevel LLC i Novocheboksarsk;
• "Telecom-STV" i Zelenograd;
• Sun Shines (Autonomous Lighting Systems LLC) i Moskva;
• JSC "Ryazan Plant of Metal-keramic Devices";
• CJSC "Termotron-zavod" og andre.

Du kan altid finde en passende løsning til prisen. For eksempel i Moskva for solpaneler til et hjem vil omkostningerne variere fra 21.000 til 2.000.000 rubler. Prisen afhænger af enhedernes konfiguration og effekt.

Solpaneler er ikke altid flade – der er en række modeller, der fokuserer lyset på ét punkt

Trin til installation af batteri

1. For at installere panelerne vælges det mest oplyste sted - oftest er disse tage og vægge i bygninger. For at enheden skal fungere så effektivt som muligt, er panelerne monteret i en vis vinkel i forhold til horisonten. Områdets mørkeniveau tages også i betragtning: omgivende objekter, der kan skabe en skygge (bygninger, træer osv.)
2. Paneler installeres ved hjælp af specielle fastgørelsessystemer.
3. Herefter kobles modulerne til batteri, controller og inverter, og hele systemet justeres.

Til installation af systemet udvikles altid et personligt projekt, som tager højde for alle funktionerne i situationen: hvordan solpaneler vil blive installeret på husets tag, pris og vilkår. Afhængig af arbejdets art og omfang opgøres alle projekter på individuel basis. Bygherren accepterer arbejdet og får garanti for det.

Installation af solpaneler skal udføres af fagfolk og under overholdelse af sikkerhedsforanstaltninger.

Som et resultat - udsigterne for udvikling af solteknologier

Hvis den mest effektive drift af solpaneler på Jorden er hindret af luft, som til en vis grad spreder solens stråling, så er der ikke noget sådant problem i rummet. Forskere er ved at udvikle projekter for gigantiske satellitter i kredsløb med solpaneler, der vil fungere 24 timer i døgnet. Fra dem vil energien blive overført til jordmodtagende enheder. Men dette er et spørgsmål om fremtiden, og for eksisterende batterier er indsatsen rettet mod at forbedre energieffektiviteten og reducere størrelsen af ​​enheder.

3 hovedtyper

Store installationer er i stand til at levere elektricitet til hele huset, og om nødvendigt helt opvarme det. Men dette gælder kun for små private sommerhuse, de vil ikke være i stand til at opvarme etagebygninger.

Hvad angår udstyret, kan det variere afhængigt af modellen. Som regel inkluderer det grundlæggende sæt:

• vakuum solfanger;
• en speciel controller, der overvåger arbejdseffektiviteten;
• en pumpe, som kølevæsken forsynes med;
• en tank med et volumen på 500-1000 liter til varmt vand;
• elvarmer eller varmepumpe.

Før du installerer samlere, er det nødvendigt at beregne, hvor meget strøm de har brug for for fuldt ud at tilfredsstille alle behov. Ved beregningen er det værd at overveje arealet af et privat hus, antallet af mennesker, der bor, samt energiforbruget. For eksempel kræves der for en lille familie på tre i gennemsnit fra 200 til 500 W / m² om måneden.

Hvis du planlægger at forsyne et hjem med varmt vand, vil energiomkostningerne stige.For effektivitet kan du lave en kombineret version af varmesystemet. I dette tilfælde vil husstande være forsikret og vil ikke stå uden varme i nødstilfælde og uforudsete situationer.

Gør-det-selv opvarmning i et privat hus: den bedste mulighed

I ordningen med dampopvarmning af et en- eller to-etagers bolighus er der en varmekedel, radiatorer og et lukket kredsløb af rør, hvorigennem en væske opvarmet til en vis temperatur (frostvæske, vand) cirkulerer. For en en-etagers bygning er det enkleste tyngdekraftssystem egnet, hvis funktionsprincip er baseret på fysikkens love.

I den cirkulerer kølevæsken ved hjælp af tyngdekraften på grund af det hydrauliske tryk opnået ved kombinationen:

• rør af forskellige diametre;
• inklusion i kredsløbet af en ekspansionsbeholder af lukket (expansomat) eller åben type;
• højdeforskel mellem retur (retur) og direkte (forsyning) rørledninger.

Fordele ved et Gravity Flow System	Minusser
Systemet behøver ikke et elektrisk netværk for at fungere.	Gør-det-selv installation er vanskelig, fordi du skal kontrollere vinklerne på rørledningen
Lave materialeomkostninger	Du skal visuelt vurdere mængden af ​​væske i ekspansionsbeholderen og om nødvendigt genopfylde
vedligeholdelse	Effektiv i huse op til 150 m²

For huse med et stort areal med et vilkårligt antal etager (1-2 etager) vælges en varmeordning med tvungen cirkulation:

• pumpe;
• ekspansionsbeholder af enhver type, installeret i nærheden af ​​en fastbrændselskedel (membrantype) eller i toppen af ​​varmekredsen (åben).

Populære opvarmningsordninger	Ejendommeligheder
Enkelt rør	Batterierne er forbundet i serie, kølevæskens hastighed indstilles af pumpen, for at styre varmeintensiteten af ​​konvektorerne, er der installeret afspærrings- og kontrolventiler: termostatventiler, luftventiler, radiatorregulatorer, balancehaner (ventiler)
To-rør	Kølevæsken tilføres, aflades til batteriet af forskellige rør; under installationen bruges en parallel ordning til tilslutning af radiatorer. Dette sikrer samme varmeintensitet
"Edderkop" (tyngdekraftstrøm)	Kedlen placeres i kælderen, og ekspansionsbeholderen er installeret på loftet. Samtidig overholdes reglen: niveauforskellen er ikke mere end 10 m. Det opvarmede vand bevæger sig op ad stigrøret til tanken, hvorfra det tilføres radiatorerne gennem lodrette rør. Kølevæsken, der har afgivet varme, går ind i en vandret linje og vender tilbage til kedlen
"Leningradka"	Hovedrøret løber langs gulvet langs husets omkreds, varm væske (frostvæske, vand) passerer successivt gennem hver radiator inkluderet i kredsløbet
Stråling	Varmt vand fordeles til radiatorer gennem en manifold

Samler varmesystem

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

Overvej designet og princippet om drift af enheder af to hovedtyper: flad og rørformet.

Flad version til gør-det-selv

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

Inde i en stål- eller aluminiumsisoleret kasse er der fastgjort en plade, der absorberer solvarme. Oftest er den dækket af et lag sort krom. Fra oven er kølepladen beskyttet af et hermetisk gennemsigtigt dæksel.

Vand opvarmes i rør lagt i en slange og forbundet til pladen. Vand eller frostvæske kommer ind i kassen gennem indløbsrøret, varmes op i rørene og bevæger sig til udløbet - til udløbsrøret.

Lystransmissionen af ​​dækslet skyldes brugen af ​​et gennemsigtigt materiale - holdbart hærdet glas eller plast (for eksempel polycarbonat). For at forhindre, at solens stråler reflekteres, er glas- eller plastoverfladen matteret (+)

Der er to typer tilslutning, et-rør og to-rør, der er ingen grundlæggende forskel i valget. Men der er stor forskel på, hvordan kølevæsken vil blive tilført til kollektorerne - tyngdekraften eller ved hjælp af en pumpe. Den første mulighed er anerkendt som ineffektiv på grund af den lave hastighed af vandbevægelsen; ifølge princippet om opvarmning ligner den en beholder til en sommerbruser.

Driften af ​​den anden mulighed opstår på grund af tilslutningen af ​​en cirkulationspumpe, som tilfører kølevæsken med magt. Solenergisystemet kan blive en energikilde til drift af pumpeudstyr.

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

Rørformede samlere - en løsning til de nordlige regioner

Det generelle princip for drift ligner funktionen af ​​flade modstykker, men med en forskel - varmevekslerrørene med kølevæsken er inde i glaskolberne. Selve rørene er 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:

• et system til omdannelse af solenergi til termisk energi Heat-pipe;
• et konventionelt rør til at flytte en U-type kølevæske.

Den anden type varmevekslere er anerkendt som mere effektiv, men 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 repareres ved blot at fjerne stikket og udskifte den beskadigede kanal.

Et diagram, der forklarer den cykliske karakter af opvarmningsprocessen inde i vakuumrørene: den kolde væske opvarmes og fordamper under påvirkning af solvarme og giver plads til den næste del af den kolde kølevæske (+)

Efter at have analyseret de tekniske egenskaber for samlere af forskellige typer og opsummeret oplevelsen af ​​deres brug, besluttede vi, at flade samlere er mere egnede til de sydlige regioner og rørformede samlere til de nordlige regioner. Særligt godt bevist under betingelserne for et hårdt klima i installationen med Heat-pipe-systemet. De har en varmekapacitet, selv på overskyede dage og om natten, og "fodres" med en minimal mængde sollys.

Et eksempel på en standardordning for tilslutning af solfangere til kedeludstyr: en pumpestation sørger for vandcirkulation, en controller regulerer opvarmningsprocessen

Forøgelse af effektiviteten af ​​solcellemoduler

Effektiviteten af ​​solsystemer kan forbedres ved at bruge en af ​​følgende metoder:

1. Ændring af placering af moduler. Nogle gange, for at øge effektiviteten, vil det være nok at placere modulerne korrekt i forhold til retningsvektoren for solens stråler. Dette kræver normalt, at alle moduler installeres mod syd. Er dagen i regionen lang, kan man også bruge overfladerne rettet mod øst- og vestsiden – der er også lys nok, der omdannes til energi.
2. Ændring af hældningsvinklen. Dokumentationen for modulerne angiver altid den anbefalede hældningsvinkel, ved hvilken systemets effektivitet vil være maksimal. I praksis kan denne værdi variere betydeligt afhængigt af geografisk placering og andre individuelle karakteristika.
3. Valg af placering til installation. Oftest installeres solcellemoduler på taget af en bygning - dette er den nemmeste, mest overkommelige og indlysende mulighed, men ikke den mest effektive. Det bedste du kan gøre er at forberede en drejebase på forhånd og installere panelerne på den, så enhederne følger solens stråler, når de bevæger sig.

Det sidste punkt fortjener særlig opmærksomhed. Selvfølgelig er moduler installeret på taget ikke ubrugelige - trods alt er der ingen forhindringer for solens stråler i dette tilfælde, så de nemt når enheden og omdannes til den nødvendige type energi.

Problemet er, at arrangementet af moduler vinkelret på solens stråler har maksimal effektivitet over en kort periode.

Roterende enheder, der sporer bjælkernes aktuelle retning, giver dig mulighed for at slippe af med sådanne problemer. Sandt nok har sådanne enheder også negative sider - især taler vi om de ekstremt høje omkostninger ved roterende systemer. Derudover påvirker erhvervelsen af ​​sådant udstyr i nogle tilfælde ikke systemets effektivitet på nogen måde - for eksempel hvis klimatiske forhold ikke blev taget ordentligt hensyn til. Omkostningerne i dette tilfælde vil være helt uhensigtsmæssige.

Ifølge omtrentlige beregninger, for at de roterende elementer kan betale sig, skal deres antal være mindst otte. Selvfølgelig kan du bruge et mindre antal moduler (ca. 3-4), men de vil kun være et rentabelt køb, hvis du forbinder dem direkte til vandpumpen, i andre tilfælde vil stigningen i effektiviteten være ubetydelig.

Beregning af solpanelers energieffektivitet

Når du beregner det nødvendige areal af solpaneler, skal det tages i betragtning, at en kvadratmeter af sådant udstyr vil give omkring 120 watt til dit netværk. Gå nu rundt i dit hus og anslå, hvor meget strøm dine elektriske husholdningsapparater og udstyr har. Det ville også være rimeligt at estimere, hvor mange energibesparelser der kan opnås ved at udskifte nogle enheder med energieffektive. Derefter kan du begynde at beregne det nødvendige antal og areal af solpaneler, og forsøge at tage højde for tidspunktet for solaktivitet i dit område.

Opvarmning af et privat hus fra solenergi

Udover at udvinde elektricitet fra solenergi, kan vores armatur godt opvarme dit hjem. Du kan selvfølgelig bruge den enkleste måde og tilslutte elvarmeanlægget til solpaneler. Men højst sandsynligt vil det være ret ineffektivt, især i betragtning af det ikke særlig store antal solskinsdage om året på vores breddegrader.

Det ville være bedst at kombinere et system til at generere elektricitet ved hjælp af solpaneler og et autonomt varmesystem baseret på opvarmning af væsken med solvarme, som så kommer ind i dit hjems varmeradiatorer.

Sådan fungerer solvarme

Varmekollektorerne bliver nøgleleddet i et sådant autonomt solvarmesystem. Disse er specialiserede enheder, der med minimale tab overfører solstrålingsenergi til et kølemiddel, som kan være vand eller en speciel frostvæske.

solvarmekredsløb

En vigtig fordel ved en sådan højteknologisk tilgang er, at et sådant system vil fungere effektivt selv under de mest alvorlige klimatiske forhold, dets effektivitet falder ikke selv ved lave negative udendørstemperaturer.

Sådanne systemer, også kaldet solfangere, har bevist sig selv, for eksempel i de nordlige egne af Kina - i områder med et meget barskt klima. Desuden er de i disse regioner installeret selv i lejlighedsbygninger.

Efter opvarmning i opsamleren kommer kølevæsken normalt ind i lagertanken, som er udstyret med fremragende termisk isolering. Temperaturen af ​​væsken i en sådan tank opretholdes i ret lang tid.Hvis almindeligt postevand bruges som varmebærer, så kan en sådan væske udover opvarmning også bruges til husholdningsformål, for eksempel til vask eller opvask.

Normer og krav til autonom opvarmning

Før du designer en varmestruktur, er det nødvendigt at se på SNiP 2.04.05-91, som angiver de grundlæggende krav til rør, varmelegemer og ventiler.

Generelle normer går ud på at sikre, at huset har et behageligt mikroklima for de mennesker, der bor i det, for at udstyre varmesystemet korrekt efter tidligere at have udarbejdet og godkendt projektet.

Mange krav er formuleret i form af anbefalinger i SNiP 31-02, som regulerer reglerne for opførelse af enfamiliehuse og deres formidling af kommunikation.

Separat er bestemmelser vedrørende temperatur fastsat:

• parametrene for kølevæsken i rørene bør ikke overstige + 90ºС;
• optimale indikatorer er inden for + 60-80ºС;
• temperaturen på den ydre overflade af varmeanordninger placeret i den direkte adgangszone bør ikke overstige 70ºС.

Rørledninger til varmesystemer anbefales at være lavet af messing, kobber, stålrør. I den private sektor anvendes hovedsagelig polymer- og metal-plastrørprodukter, der er godkendt til brug i byggeri.

Rørledninger af vandvarmekredsløb er oftest lagt på en åben måde. Skjult lægning er tilladt ved montering af "varme gulve"

Metoden til at lægge varmerørledningen kan være:

• åben. Det involverer lægning på bygningskonstruktioner med fastgørelse med clips og klemmer. Det er tilladt ved konstruktion af kredsløb fra metalrør.Brugen af ​​polymeranaloger er tilladt, hvis deres skader fra termisk eller mekanisk påvirkning er udelukket.
• Skjult. Det involverer at lægge rørledninger i strober eller kanaler udvalgt i bygningskonstruktioner, i fodpaneler eller bag beskyttende og dekorative skærme. Monolitisk kontur er tilladt i bygninger designet til mindst 20 års drift og med en levetid på rør på mindst 40 år.

Prioriteten er den åbne metode til lægning, fordi udformningen af ​​rørledningsruten skal give fri adgang til ethvert element i systemet til reparation eller udskiftning.

Rør er skjult i sjældne tilfælde, kun når en sådan løsning er dikteret af teknologisk, hygiejnisk eller konstruktiv nødvendighed, for eksempel ved installation af "varme gulve" i en betonafretning.

Når du lægger rørledningen af ​​systemer med naturlig bevægelse af kølevæsken, er det nødvendigt at observere en hældning på 0,002 - 0,003. Rørledninger til pumpesystemer, hvori kølevæsken bevæger sig med en hastighed på mindst 0,25 m/s, behøver ikke at give skråninger

I tilfælde af åben lægning af hovedledningen skal sektionerne, der krydser uopvarmede lokaler, forsynes med termisk isolering svarende til de klimatiske data for byggeregionen.

Autonome varmerørledninger med en naturlig cirkulationstype skal installeres i retning af kølevæskebevægelsen, så det opvarmede vand når batterierne ved tyngdekraften og efter afkøling bevæger sig langs returledningen til kedlen på samme måde. Strømnettet til pumpesystemer er bygget uden hældning, pga. det er ikke nødvendigt.

Brugen af ​​forskellige typer ekspansionsbeholdere er fastsat:

• åben, brugt til systemer med både pumpning og naturlig forcering, bør installeres over hovedstigrøret;
• lukkede membrananordninger, der udelukkende anvendes i tvungne systemer, er installeret på returledningen foran kedlen.

Ekspansionstanke er designet til at kompensere for den termiske udvidelse af væsken, når den opvarmes. De er nødvendige for at dumpe overskydende i kloakken eller corny i gaden, som det er tilfældet med de enkleste åbne muligheder. Lukkede kapsler er mere praktiske, fordi de ikke kræver menneskelig indgriben i justering af systemets tryk, men dyrere.

En åben ekspansionsbeholder er installeret på systemets højeste punkt. Ud over at give en reserve til at udvide væsken, er den også betroet opgaven med at fjerne luft. Lukkede tanke placeres foran kedlen, luftventiler og udskillere bruges til at fjerne luft

Ved valg af afspærringsventiler foretrækkes kugleventiler, når man vælger en pumpeenhed - udstyr med et tryk på op til 30 kPa og en kapacitet på op til 3,0 m3 / h.

Budgetåbningsvarianter skal genopfyldes med jævne mellemrum på grund af væskens standardforvitring. Under deres installation er det nødvendigt at styrke loftsgulvet betydeligt og isolere loftet.

Radiatorer og konvektorer anbefales at monteres under vinduer på steder, der er praktiske til vedligeholdelse. Rollen af ​​varmeelementer i badeværelser eller badeværelser kan spilles af opvarmede håndklædeholdere forbundet med varmekommunikation

Varmeakkumulering i varm sten, beton, småsten mv.

Vand har en af ​​de højeste varmekapaciteter - 4,2 J / cm3 * K, mens beton kun har en tredjedel af denne værdi.Beton kan derimod opvarmes til meget højere temperaturer på 1200C ved fx el-opvarmning og har dermed en meget højere samlet kapacitet. Som følge af eksemplet nedenfor kan en isoleret terning med en diameter på ca. 2,8 m muligvis levere nok lagret varme til, at en bolig kan dække 50 % af varmebehovet. I princippet kan dette bruges til at opbevare overskydende vind- eller solcellevarmeenergi på grund af elektrisk opvarmnings evne til at nå høje temperaturer.

På amtsniveau vakte Wiggenhausen-Süd-projektet i den tyske by Friedrichshafen international opmærksomhed. Dette er en 12.000 m3 (420.000 cu.ft.) varmelagerenhed i armeret beton forbundet med et 4.300 m2 (46.000 sq. ft.) solfangerkompleks, der leverer halvdelen af ​​varmtvands- og varmebehovet i 570 hjem.

Siemens bygger et varmelager nær Hamborg med en kapacitet på 36 MWh, bestående af basalt opvarmet til 600C og genererer 1,5 MW strøm. Et lignende system er planlagt til opførelse i Sorø, hvor 41-58% af den lagrede varme med en kapacitet på 18 MWh overføres til byens fjernvarme og 30-41% som el.

ft.), der dækker halvdelen af ​​behovet for varmt vand og varme til 570 boliger. Siemens bygger et varmelager nær Hamborg med en kapacitet på 36 MWh, bestående af basalt opvarmet til 600C og genererer 1,5 MW strøm. Et lignende system er planlagt til opførelse i Sorø, hvor 41-58% af den lagrede varme med en kapacitet på 18 MWh overføres til byens fjernvarme og 30-41% som el.

Grundlæggende information om hjemmelavede solfangere

Professionelle enheder har en effektivitet på omkring 80-85%, men du skal tage højde for, at de er ret dyre, og næsten alle har råd til at købe materialer til montering af en hjemmelavet samler.

I denne henseende afhænger alt af designfunktionerne, som bestemmes og beregnes individuelt.

Samling af enheden kræver ikke vanskeligt at bruge og svært tilgængeligt værktøj og dyre materialer.

solfanger

Solfanger DIY Værktøj

1. Perforator.
2. Elektrisk bor.
3. En hammer.
4. Hacksav.

Der er flere varianter af det overvejede design. De adskiller sig fra hinanden i effektivitet og endelige omkostninger. Under alle omstændigheder vil en hjemmelavet enhed koste en størrelsesorden billigere end en fabriksmodel med lignende egenskaber.

En af de bedste muligheder er en vakuumsolfanger. Dette er den mest budgetmæssige og nemmeste løsning i dens udførelse.