Omakotitalon lämmitys aurinkopaneeleilla: kaaviot ja laite

Vaihtoehtoisten energialähteiden suosion syyt ovat varsin ymmärrettäviä: on mahdollisuus säästää polttoainetta ja toteuttaa unelmia ympäristöystävällisistä elämää ylläpitävistä järjestelmistä. Auringon, tuulen ja veden energiaa taitavasti hyödyntämällä voit tehdä tavallisesta maalaistalosta modernin ekotalon.

Kerromme sinulle, kuinka aurinkolämmitys asennetaan yksityiseen kotiin, ja analysoimme kanssasi, kuinka kannattavaa se on. Kattaaksemme perusteellisesti päivänvaloenergian käytön ongelmat, olemme kuvailleet yksityiskohtaisesti kaikki suositut vaihtoehdot, jotka ovat saaneet käytännön sovelluksen ja myönteisiä käyttäjien arvioita.

Suosituksemme huomioiden voit rakentaa tehokkaan aurinkosähköjärjestelmän kesämökille tai maalaistalolle. Vaikean materiaalin ymmärtämiseksi olemme täydentäneet tietoja visuaalisilla kaavioilla, kuvilla ja video-opetusohjelmilla.

Aurinkoenergian käyttötavat

Soveltamismenetelmät taivaankappaleen energia eivät kuulu innovatiivisiin teknologioihin; aurinkolämpöä on käytetty pitkään ja erittäin menestyksekkäästi. Tämä koskee kuitenkin pääasiassa Australiaa, joitakin Euroopan maita, Amerikkaa ja eteläisiä alueita, joista vaihtoehtoista energiaa on saatavilla ympäri vuoden.

Joillakin pohjoisilla alueilla ei ole luonnollista säteilyä, joten sitä käytetään lisä- tai varavaihtoehtona.

Auringon säteiden ja energiaa tuottavan mekanismin välissä ovat aurinkopaneelit tai -keräimet, jotka eroavat toisistaan ​​sekä tarkoitukseltaan että rakenteeltaan.

Akut keräävät aurinkoenergiaa ja mahdollistavat sen käytön kodin sähkölaitteiden virtalähteenä. Ne ovat paneeleja, joiden toisella puolella on valokennot ja toisella puolella lukitusmekanismi. Voit kokeilla ja koota akun itse, mutta valmiita elementtejä on helpompi ostaa - valinta on melko laaja.

Aurinkojärjestelmät (aurinkokeräimet) ovat osa talon lämmitysjärjestelmää. Suuret lämpöeristetyt jäähdytysnestelaatikot, kuten akut, asennetaan korotetuille paneeleille aurinkoon tai kattorinteeseen päin.

On virhe uskoa, että ehdottomasti kaikki pohjoiset alueet saavat paljon vähemmän luonnollista lämpöä kuin eteläiset. Oletetaan, että Tšukotkassa tai Keski-Kanadassa on paljon enemmän aurinkoisia päiviä kuin etelässä sijaitsevassa Isossa-Britanniassa

Tehokkuuden lisäämiseksi paneelit on sijoitettu dynaamisille mekanismeille, jotka muistuttavat seurantajärjestelmää - ne pyörivät auringon liikkeen mukaan. Energian muuntoprosessi tapahtuu laatikoiden sisällä olevissa putkissa.

Suurin ero aurinkopaneelien ja aurinkopaneelien välillä on se, että ensimmäiset lämmittävät jäähdytysnestettä ja jälkimmäiset keräävät sähköä. Huone on mahdollista lämmittää valokennoilla, mutta suunnittelusuunnitelmat ovat irrationaalisia ja sopivat vain niille alueille, joissa on vähintään 200 aurinkoista päivää vuodessa.

Kaavio lämmitysjärjestelmästä, jossa aurinkokeräin on kytketty kattilaan ja varasähkölähde (esim. kaasukattila), joka toimii perinteisellä polttoaineella (+)

Vaihtoehtoisen lämmitysjärjestelmän plussat ja miinukset

Aurinkolämmitysjärjestelmällä ei ole monia etuja, mutta jokainen niistä on merkittävä ja voi olla syy yksityisiin kokeiluihin:

• Ympäristöhyödyt. Tämä on puhdas lämmönlähde, joka on turvallinen talon asukkaille ja ympäröivälle ympäristölle, eikä vaadi perinteisten polttoaineiden käyttöä.
• Autonomia. Järjestelmän omistajat ovat täysin riippumattomia energian hinnoista ja maan taloudellisesta tilanteesta.
• Taloudellinen. Perinteistä lämmitysjärjestelmää ylläpitämällä on mahdollista alentaa kuuman veden toimituskuluja.
• Julkinen saatavuus. Aurinkojärjestelmien asentamiseen ei tarvita lupaa viranomaisilta.

Mutta on myös epämiellyttäviä hetkiä, jotka voivat pilata kokonaiskuvan. Esimerkiksi järjestelmän tehokkuuden määrittäminen vaatii pitkän ajanjakson - vähintään 3 vuotta (edellyttäen, että aurinkoenergiaa on tarpeeksi ja sitä käytetään aktiivisesti).

Pelkästään aurinkomoduulien asentaminen vaatii suuria investointeja: halvimmat silikonipaneelit maksavat vähintään 2200 ruplaa. kappaletta kohti ja ensimmäisen luokan monikiteiset kuusidiodielementit - jopa 17 000 kappaletta kohti. 30 moduulin kustannusten laskeminen on melko yksinkertaista (+)

Käyttäjät huomaavat seuraavat haitat:

• järjestelmän käyttöönottoon tarvittavien laitteiden korkeat hinnat;
• tuotetun lämmön määrän suora riippuvuus maantieteellisestä sijainnista ja säästä;
• varalähteen, esimerkiksi kaasukattilan, pakollinen läsnäolo (käytännössä aurinkokunta on usein varajärjestelmä).

Suuremman tuoton saavuttamiseksi sinun on säännöllisesti seurattava kerääjien käyttökuntoa, puhdistettava ne roskista ja suojeltava niitä jään muodostumiselta pakkasten aikana. Jos lämpötila laskee usein alle 0 ºC, sinun on huolehdittava lisälämpöeristyksestä aurinkojärjestelmän elementtien lisäksi myös koko talon osalta.

Aurinkoenergia lämmitykseen

Energiaa varastoivien aurinkokennojen päätarkoitus on tuottaa sähköä kotiin. Sisällyttääksesi ne kaavioon lämmitysjärjestelmän laitteet ja optimaalisen toiminnan saavuttamiseksi on välttämätöntä koota piiri varastosäiliöllä.

Siinä vesi lämmitetään, joka saavutettuaan tietyn lämpötilan täyttää putket ja patterit huoneissa, jotka vaativat lämmitystä (olohuone, kylpyhuone).

Aurinkoenergialla toimiva järjestelmä, jossa on kaksipiirinen säiliö, joka järjestää lämmityksen ja kuuman veden syötön kahteen suuntaan: lämmityspattereihin ja jakelupisteisiin (+)

Yritetään analysoida aurinkopaneelien suunnitteluominaisuuksia ja selvittää niiden mahdollinen rooli lämmitysjärjestelmässä.

Valokennoilla varustettujen paneelien toimintaperiaate

Aurinkopaneelien elementtejä on kolme yleistä:

• Yksikiteinen. Nämä ovat ohuita kiekkoja puhtaimmasta piistä, leikattu keinotekoisissa olosuhteissa kasvatetusta kiteestä. Tuottavin lajike, jonka hyötysuhde on noin 17-18%. Optimaalinen käyttölämpötila on 5 ºС - 25 ºС.

• Monikiteinen. Valmistettu kiekoista, jotka on saatu asteittain jäähdyttämällä piisulatetta. Niiden tuotantotekniikka on vähemmän työvoimavaltaista, mutta monikiteisestä valmistettujen aurinkosähköelementtien tehokkuus on huomattavasti alhaisempi - enintään 12%.

• Amorfinen. Ne ovat elokuvaa. Valmistettu haihdutusfaasimenetelmällä, jonka seurauksena ohuen kalvon muodossa oleva pii kerrostuu joustavalle polymeeripohjalle. Halvin tuotantotapa yhdistetään alhaiseen tuottavuuteen, jonka arvioidaan olevan jopa 7 %.

Autonomisten lämmitysjärjestelmien asentamiseen pohjoisille alueille harkitaan sopivinta vaihtoehtoa aurinkosähköakut, koottu yksikiteisistä elementeistä. Amorfisilla moduuleilla varustetut akut on kuitenkin helpompi asentaa, ne eivät käytännössä vaadi pohjaa ja ovat paljon halvempia.

Yksikiteinen moduuli koostuu sarjaan kytketyistä elementeistä, jotka on yhdistetty moduuleiksi. Useat moduulit muodostavat aurinkopariston.Aurinkosähköjärjestelmien tumma pinta optimoi auringonsäteiden absorption

Ulkoisten elementtien tehtävänä on absorboida ja muuttaa auringonsäteitä. Vapautunut energia menee pidemmälle ja keskittyy varastosäiliöön. Pieni elementti tuottaa noin 100-250 W ja 25-30 m² esivalmistettu paneeli sähköä pieneen taloon. Lämmitysjärjestelmän asentaminen vaatii 2-3 kertaa enemmän energiaa.

Invertteri toimii tasavirran muuntajana aurinko "tuotannosta" sähköksi, koska vaihtovirtaa tarvitaan kodin sähkölaitteiden ja lamppujen toimintaan.

Jos puhumme nimenomaan lämmitysjärjestelmästä, myös veden lämmittämiseen tarkoitettu sähkökattila toimii vaihtovirralla. Valoaksesi kotiisi yöllä tarvitset paristoja, jotka varastoivat päiväsaikaan tarvikkeita.

Invertterimoduulit asennetaan huoltoa varten sopivaan paikkaan, vaikka se ei vaadi jatkuvaa ohjausta ja toimii automaattisessa tilassa (+)

Valokennojen käytön tehokkuus

Helpoin ostaa aurinkokeräimet ja soveltaa yhtä yksinkertaisista menetelmistä, jotka on todistettu vuosien varrella. Olosuhteet kuitenkin sanelevat joskus omat ehtonsa. Oletetaan, että sinulla on loistavasti toimiva aurinkogeneraattorijärjestelmä, mutta toistaiseksi se toimii vain sähkön ja kuuman veden tuottamiseen kotiisi.

On selvää, että uusien laitteiden ostaminen on kannattamatonta, joten tehoa on helpompi lisätä ostamalla tietty määrä valosähköisiä muuntimia. Budjettivaihtoehto - silikonipaneelit, joiden tuottavuus on jopa 23-25%.

Sähköllä toimiva lämmityslaite on kytkettävä virtalähteeseen.Universaali vaihtoehto on kattila, joka on varustettu jakelujohdoilla.

Polymeerikalvoelementit ovat Venäjän markkinoilla paljon vähemmän yleisiä kuin mono- ja monikiteiset piianalogit. Ne on helppo asentaa, mutta niiden hyötysuhde on alhainen - vain 6 %

Jos sähkönsyöttö on järjestetty oikein, sen pitäisi riittää sekä kuuman veden toimitukseen että lämmitykseen. On esimerkkejä siitä, että talo on täysin varustettu lämmöllä - se voidaan tunnistaa katosta, joka on melkein kokonaan peitetty paneeleilla.

Joskus on tarpeen pystyttää erityisiä vapaasti seisovia rakenteita, jos kattopinta-ala ei riitä. Osoittautuu, että tehon lisäämiseksi tarvitaan lisää vapaata tilaa.

Edes huolellisimmat laskelmat eivät auta sinua määrittämään tarkkaa potentiaalienergian määrää ja luomaan nopeasti tehokkaan, hyvin toimivan järjestelmän. Tosiasia on, että käytännössä syntyy esteitä, joiden ilmenemistä on melko vaikea ennustaa.

Tässä on joitain tekijöitä:

• Sään epäjohdonmukaisuus. Aurinkoisten päivien tarkkaa määrää ei tiedetä edes eteläisillä alueilla. Niiden lukumäärää pohjoisilla alueilla on lähes mahdotonta luotettavasti ennustaa.
• Sähkön vastaanoton epäsäännöllisyys. Esimerkiksi pohjoisilla alueilla on talvella lyhyitä päivänvaloa, joten paljon kierrätettyä aurinkoenergiaa kuluu valaistukseen. Lisäksi auringon säteilyn intensiteetti talvella laskee merkittävästi.
• Jaksottaiset viat. Kuten kaikki tekniset järjestelmät, aurinkopaneelit voivat ajoittain epäonnistua yksittäisten elementtien, sopimusliitosten, suojapintojen jne. vaurioiden vuoksi.

Näin ollen voit tietää tehosta vasta tietyn ajan kuluttua, vähintään vuoden kuluttua. Voi olla tarpeen lisätä valokennojen tai akkujen määrää, harkita talon lisälämpöeristystä ja vähentää lämmitettävää pinta-alaa. Oletetaan, että Saksan pohjoisilla alueilla makuuhuoneita ei usein lämmitetä ollenkaan rahan säästämiseksi.

Asennettujen valokennojen huolto ei vaadi erityisiä taitoja ja koostuu säännöllisestä siivouksesta: talvella lumen ja lämpiminä aikoina roskien poisto, lasipinnan pesu vedellä letkusta

Kodin voimalaitoksen asennuskaavio

Helpoin tapa aurinkogeneraattorien asennukset – ottaa yhteyttä järjestelmäkomponentteja myyvään ja asennuspalveluita tarjoavaan yritykseen. Plussat - ammattimainen projekti, jossa otetaan huomioon yksilölliset ominaisuudet, takuu kaikille tuotteille ja asennukselle, miinus - korkeat kustannukset.

Jos sinulla on asianmukaista kokemusta, voit koota itsenäisesti minivoimalan aurinkopaneeleilla yksityiskodin lämmittämiseen.

Tehokkaimpana pidetään hybridijärjestelmää ilma-aurinkojärjestelmän suunnittelussa, jossa valokennoja käytetään energian tuottamiseen, keräilijöitä veden lämmittämiseen ja ylimääräinen tuuligeneraattori asennetaan. Se voidaan korvata varapolttoainelähteellä (+)

Kaikki lämmitysjärjestelmän kokoonpanon osat myydään erikoisliikkeissä.

Sinun on ostettava seuraavat komponentit:

• sarja pii- tai kalvoaurinkomoduuleja;
• ladattava akku, joka varastoi energiaa;
• latausohjain, joka säätelee akun lataus- ja purkuprosessia;
• invertteri, joka muuntaa tasavirran vaihtovirraksi;
• kytkentäkaapeleiden sarja.

On toivottavaa, että akut ovat samat (ottaen huomioon merkki, kapasiteetti ja jopa erä) ja pystyvät varastoimaan energiaa 3-4 päivää. Niiden toiminnan kesto riippuu huoneen lämpötilasta - kylmissä olosuhteissa ne purkautuvat nopeasti. Jos päivittäinen kulutus on 2400 Wh, tarvitaan akkuja, joiden kokonaiskapasiteetti on vähintään 1000 Ah.

Kun käytät auton akkuja, muista, että niiden maksimihyötysuhde on 70-75% (käyttöikä - 3 vuotta), aurinkojärjestelmien erikoislaitteilla on paras suorituskyky - jopa 85% (käyttöikä - 10 vuotta). Osa energiasta menetetään varastoinnin ja muuntamisen aikana

Sinimuotoisen tuottaman virran laatu invertterit aurinkosähköjärjestelmiin, korkeampi kuin keskitetyn verkon nykyiset indikaattorit. Laitteen erityispiirre on jännitevaiheen synkronointi, jossa siirtyminen 12 V:sta 220 V:iin tapahtuu ilman keskeytyksiä kodin sähkölaitteiden toiminnassa.

Invertterin teho – 250 W - 6000 W ja enemmän. Lähtötehoa voidaan lisätä kytkemällä useita laitteita rinnakkain. Esimerkiksi 3 x 3000 W = 9000 W (+)

Kun kaikki aurinkojärjestelmän elementit on asennettu, on tarpeen kytkeä sähkösäiliö, joka lämmittää vettä invertteriin ja säiliöön puolestaan ​​​​lämmitysputki.

Keruulämmitysjärjestelmä

Suurin hyötysuhde ja tuotto voidaan saavuttaa asentamalla aurinkomoduulien sijasta keräimiä - ulkoisia asennuksia, joissa vesi lämmitetään auringon säteilyn vaikutuksesta. Tällainen järjestelmä on loogisempi ja luonnollisempi, koska se ei vaadi jäähdytysnesteen lämmitystä muilla laitteilla.

Tarkastellaan kahden päätyyppisen laitteen suunnittelua ja toimintaperiaatetta: litteät ja putkimaiset.

Litteä versio itsetuotantoon

Tasaisten asennusten suunnittelu on niin yksinkertaista, että kokeneet käsityöläiset kokoavat käsityöanalogeja omin käsin, ostavat osan osista erikoisliikkeestä ja rakentavat osan romumateriaaleista.

Teräs- tai alumiinieristeisen laatikon sisällä on levy, joka imee aurinkolämpöä. Useimmiten se on päällystetty mustalla kromikerroksella. Lämmönvaimentimen päällä on suojattu läpinäkyvä kansi.

Vesi lämmitetään putkissa, jotka on järjestetty käärmeen tapaan ja liitetty levyyn. Vesi tai pakkasneste tulee laatikkoon tuloputken kautta, lämpenee putkissa ja siirtyy ulostuloon - poistoputkeen.

Kannen valonläpäisevyys selittyy läpinäkyvän materiaalin - kestävän karkaistun lasin tai muovin (esimerkiksi polykarbonaatin) - käytöllä. Jotta auringonsäteet eivät heijastu, lasi- tai muovipinta on mattapintainen (+)

Liitäntöjä on kahta tyyppiä, yksiputki ja kaksiputki; valinnassa ei ole perustavaa laatua olevaa eroa. Mutta siinä, miten jäähdytysneste syötetään keräilijöihin, on suuri ero - painovoima tai pumpun avulla. Ensimmäistä vaihtoehtoa pidetään tehottomana veden liikkeen alhaisen nopeuden vuoksi, lämmitysperiaatteen mukaan se muistuttaa kesäsuihkun astiaa.

Toisen vaihtoehdon toiminta johtuu kiertovesipumpun kytkemisestä, joka pakottaa syöttämään jäähdytysnestettä. Pumppulaitteiston käytön energialähde voi olla aurinkovoimalla toimiva sähköjärjestelmä.

Aurinkokeräimen lämmittämän jäähdytysnesteen lämpötila saavuttaa 45-60 ºС, ulostulossa maksimiarvo on 35-40 ºС. Lämmitysjärjestelmän tehokkuuden lisäämiseksi käytetään "lämpimiä lattioita" yhdessä pattereiden kanssa (+)

Putkimaiset keräimet - ratkaisu pohjoisille alueille

Yleinen toimintaperiaate muistuttaa litteiden analogien toimintaa, mutta yhdellä erolla - jäähdytysnesteellä varustetut lämmönvaihtoputket sijaitsevat lasipullojen sisällä. Itse putket voivat olla höyheniä, sinetöityjä toiselta puolelta ja muistuttavat höyheniä ulkonäöltään, ja koaksiaalisia (tyhjiö), työnnettynä toisiinsa ja suljettuina molemmilta puolilta.

Lämmönvaihtimet ovat myös erilaisia:

• järjestelmä aurinkoenergian muuntamiseksi lämpöenergiaksi Heat-pipe;
• tavallinen U-tyyppinen jäähdytysnesteen siirtoputki.

Toista lämmönvaihdintyyppiä pidetään tehokkaampana, mutta se ei ole tarpeeksi suosittu korjauskustannusten vuoksi: jos yksi putki epäonnistuu, koko osa on vaihdettava.

Heat-pipe ei ole osa kokonaista segmenttiä, joten se voidaan vaihtaa 2-3 minuutissa. Epäonnistuneet koaksiaalielementit voidaan korjata yksinkertaisesti irrottamalla pistoke ja vaihtamalla vaurioitunut kanava.

Kaavio, joka selittää syklisen lämmitysprosessin tyhjiöputkien sisällä: kylmä neste lämpenee ja haihtuu auringon lämmön vaikutuksesta antaen tietä seuraavalle kylmän jäähdytysnesteen annokselle (+)

Erilaisten keräilijöiden teknisten ominaisuuksien analysoinnin ja niiden käyttökokemuksen yhteenvedon jälkeen päätimme, että levykeräimet sopivat paremmin eteläisille alueille ja putkimaiset pohjoisille alueille. Asennukset Heat-pipe-järjestelmällä ovat osoittautuneet erityisen hyvin ankarissa ilmastoissa.Niillä on lämmityskyky jopa pilvisinä päivinä ja yöllä, "ruokkien" minimaalisella määrällä auringonvaloa.

Esimerkki vakiokaaviosta aurinkokeräinten kytkemiseksi kattilalaitteistoon: pumppausasema kierrättää vettä, säädin säätelee lämmitysprosessia

Menetelmä tuottavuuden lisäämiseksi

Yleensä pienellä määrällä aurinkomoduuleita kokeiltuaan yksityiskodin omistajat menevät pidemmälle ja parantavat järjestelmää eri tavoin.

Helpoin tapa on lisätä mukana olevien moduulien määrää, houkutella lisää tilaa niiden sijoittamiseen ja ostaa tehokkaampia niihin liittyviä laitteita.

Mitä tehdä, jos vapaasta tilasta on pulaa? Tässä on joitain suosituksia aurinkovoimalan tehokkuuden lisäämiseksi (valokennoilla tai keräilijöillä):

• Moduulien suunnan muuttaminen. Liikkuvat elementit suhteessa auringon asentoon. Yksinkertaisesti sanottuna suurin osa paneeleista asennetaan eteläpuolelle. Pitkien päivänvalon aikana on myös optimaalista käyttää itään ja länteen päin olevia pintoja.

• Kallistuskulman säätö. Valmistaja ilmoittaa yleensä, mikä kulma on edullisin (esimerkiksi 45º), mutta joskus asennuksen aikana on tarpeen tehdä säätöjä maantieteellisen leveysasteen mukaan.

• Oikea asennuspaikan valinta. Katto on sopiva, koska se on useimmiten korkein taso eikä sitä peitä muut esineet (esim. puutarhapuut). Mutta on vielä sopivampia alueita - pyörivät auringonseurantalaitteet.

Kun elementit sijoitetaan kohtisuoraan auringonsäteitä vastaan, järjestelmä toimii tehokkaammin, mutta vakaalla pinnalla (esim. katolla) tämä on mahdollista vain lyhyen ajan. Tämän lisäämiseksi on keksitty käytännöllisiä seurantalaitteita.

Seurantamekanismit ovat dynaamisia alustoja, jotka pyörivät tasojensa kanssa aurinkoa seuraten. Niiden ansiosta generaattorin tuottavuus kasvaa noin 35-40% kesällä ja 10-12% talvella.

Seurantalaitteiden suuri haitta on niiden korkea hinta. Joissakin tapauksissa se ei kannata, joten turhaan mekanismeihin ei kannata sijoittaa.

On arvioitu, että 8 paneelia on vähimmäismäärä, jolla kustannukset ovat ajan mittaan perusteltuja. Voit käyttää 3-4 moduulia, mutta yhdellä ehdolla: jos ne on kytketty suoraan vesipumppuun ohittaen akut.

Juuri toissapäivänä Tesla Motors ilmoitti luovansa uudentyyppisen katon – integroidulla aurinkopaneelit. Elon Musk sanoi, että modifioitu katto tulee olemaan halvempi kuin perinteinen katto, johon on asennettu keräilijät tai moduulit.

Päätelmät ja hyödyllinen video aiheesta

Temaattiset videot auttavat sinua kuvittelemaan paremmin kodin aurinkovoimaloiden suunnittelun ja paljastavat joitain laitteiden asennuksen salaisuuksia.

Video #1. Saatavilla olevat tekniset tiedot aurinkopaneeleista ja lataussäätimistä:

Video #2. Hyödyllinen kokemus aurinkopaneelien käytöstä Moskovan alueella:

Video #3. Esimerkki onnistuneesti toimivasta aurinkovoimalasta, joka on täysin koottu itsenäisesti ja joka tarjoaa sekä kuuman veden toimituksen että talon lämmityksen:

Kuten näette, aurinkolämmitysjärjestelmä on hyvin todellinen ilmiö, jonka voit toteuttaa itse. Vaihtoehtoisten energianhankintamenetelmien ala kehittyy jatkuvasti, ehkä huomenna kuulet uudesta löydöstä.

Pyydämme sinua kommentoimaan materiaalia aktiivisesti. Voit ilmaista suhtautumisesi "vihreään energiaan", jakaa kokemuksesi aurinkopaneelijärjestelmän asennuksesta ja kertoa vain sinulle tunnetut hienovaraisuudet alla olevassa lohkossa.