Oppvarming av et privat hus med solcellepaneler: diagrammer og enhet

Årsakene til populariteten til alternative energikilder er ganske forståelige: det er en mulighet til å spare på drivstoff og gjøre drømmer om miljøvennlige livsstøttesystemer til virkelighet. Ved å dyktig bruke energien fra sol, vind og vann, kan du gjøre et vanlig landsted til et moderne øko-hus.

Vi vil fortelle deg hvordan du installerer solvarme i et privat hjem, og vi vil analysere med deg hvor lønnsomt det er. For å grundig dekke problemene med bruk av dagslysenergi, har vi beskrevet i detalj alle de populære alternativene som har fått praktisk anvendelse og positive brukeranmeldelser.

Ved å ta hensyn til våre anbefalinger, kan du bygge et effektivt solsystem for et sommerhus eller landsted. For å gjøre det vanskelige materialet lettere å forstå, har vi supplert informasjonen med visuelle diagrammer, illustrasjoner og videoveiledninger.

Måter å bruke solenergi på

Metoder for påføring energien til himmellegemet tilhører ikke innovative teknologier; solvarme har blitt brukt i lang tid og med stor suksess. Dette gjelder imidlertid hovedsakelig Australia, enkelte land i Europa, Amerika og de sørlige regionene, hvor alternativ energi kan skaffes gjennom hele året.

Noen nordlige regioner mangler naturlig stråling, så den brukes som et tilleggs- eller reservealternativ.

Mellomleddene mellom solens stråler og den energigenererende mekanismen er solcellepaneler eller solfangere, som er forskjellige i både formål og design.

Batterier akkumulerer solenergi og lar den brukes til å drive elektriske husholdningsapparater. De er paneler med fotoceller på den ene siden og en låsemekanisme på den andre. Du kan eksperimentere og sette sammen batteriet selv, men det er lettere å kjøpe ferdige elementer - valget er ganske bredt.

Solcelleanlegg (solfangere) er en del av varmesystemet til et hus. Store termisk isolerte bokser med kjølevæske, som batterier, er montert på hevede paneler mot sol eller takhellinger.

Det er en feil å tro at absolutt alle nordlige regioner mottar mye mindre naturlig varme enn sørlige. Anta at det er mange flere solfylte dager i Chukotka eller sentrale Canada enn i Storbritannia som ligger i sør

For å øke effektiviteten er panelene plassert på dynamiske mekanismer som minner om et sporingssystem - de roterer etter solens bevegelse. Energikonverteringsprosessen skjer i rør plassert inne i boksene.

Hovedforskjellen mellom solcelleanlegg og solcellepaneler er at førstnevnte varmer opp kjølevæsken, og sistnevnte akkumulerer strøm. Det er mulig å varme opp rommet ved hjelp av fotoceller, men designskjemaene er irrasjonelle og passer bare for de områdene der det er minst 200 soldager i året.

Diagram over et varmesystem med en solfanger koblet til en kjele og en reservekilde for elektrisitet (for eksempel en gasskjele) som kjører på tradisjonelt drivstoff (+)

Fordeler og ulemper med et alternativt varmesystem

Det er ikke mange fordeler med et solvarmesystem, men hver av dem er betydelige og kan bli en grunn til private eksperimenter:

• Miljømessige fordeler. Dette er en ren varmekilde som er trygg for beboerne i huset og miljøet rundt og krever ikke bruk av tradisjonelle typer drivstoff.
• Autonomi. Systemeiere er helt uavhengige av energipriser og den økonomiske situasjonen i landet.
• Økonomisk. Ved å opprettholde det tradisjonelle varmesystemet blir det mulig å redusere kostnadene ved å betale for varmtvannsforsyning.
• Offentlig tilgjengelighet. For å installere solcelleanlegg trenger du ikke tillatelse fra offentlige myndigheter.

Men det er også ubehagelige øyeblikk som kan ødelegge helhetsbildet. For eksempel vil å bestemme effektiviteten til systemet kreve en lang periode - minst 3 år (forutsatt at det er nok solenergi og den brukes aktivt).

Å installere solcellemoduler alene vil kreve store investeringer: de billigste silisiumpanelene vil koste minst 2200 rubler. per stykke, og polykrystallinske seks-diode elementer av den første kategorien - opptil 17 000 per stykke. Å beregne kostnadene for 30 moduler er ganske enkelt (+)

Brukere merker seg følgende ulemper:

• høye priser for utstyr som er nødvendig for å sette systemet i drift;
• direkte avhengighet av mengden varme som produseres på geografisk plassering og vær;
• den obligatoriske tilstedeværelsen av en reservekilde, for eksempel en gasskjele (i praksis er et solsystem ofte en reserve).

For å oppnå større avkastning, må du regelmessig overvåke brukbarheten til samlerne, rense dem for rusk og beskytte dem mot isdannelse under frost. Hvis temperaturen ofte faller under 0ºC, må du ta vare på ekstra termisk isolasjon, ikke bare av elementene i solsystemet, men også av huset som helhet.

Solenergi til oppvarming

Hovedformålet med fotovoltaiske celler for energilagring er å gi strøm til hjemmet. For å inkludere dem i diagrammet varmesystemenheter og for å oppnå optimal funksjon, er det nødvendig å sette sammen kretsen med en lagringstank.

Det er i det at vannet vil bli oppvarmet, som, etter å ha nådd en viss temperatur, vil fylle rørene og radiatorene i rommene som krever oppvarming (stue, bad).

Et system drevet av solenergi, med en dobbelkretstank som organiserer oppvarming og tilførsel av varmtvann i to retninger: til varmeradiatorer og til distribusjonspunkter (+)

La oss prøve å analysere designfunksjonene til solcellepaneler og bestemme deres potensielle rolle i varmesystemet.

Prinsippet for drift av paneler med fotoceller

Det er tre vanlige typer elementer for solcellepaneler:

• Monokrystallinsk. Dette er tynne skiver av det reneste silisium, kuttet fra en krystall dyrket under kunstige forhold. Den mest produktive sorten med en effektivitet på ca 17-18%. Den optimale temperaturen for drift er fra 5 ºС til 25 ºС.

• Polykrystallinsk. Laget av wafere oppnådd ved gradvis avkjøling av silisiumsmelte. Teknologien for deres produksjon er mindre arbeidskrevende, men effektiviteten til fotovoltaiske elementer laget av polykrystallinsk er betydelig lavere - ikke mer enn 12%.

• Amorf. De er film. Produsert ved fordampningsfasemetoden, som et resultat av hvilken silisium i form av en tynn film avsettes på en fleksibel polymerbase. Den billigste produksjonsmetoden er kombinert med lav produktivitet, beregnet til opptil 7 %.

For installasjon av autonome varmesystemer i de nordlige regionene vurderes det mest passende alternativet solcellebatterier, satt sammen av monokrystallinske elementer. Batterier med amorfe moduler er imidlertid lettere å installere, krever praktisk talt ingen base og er mye billigere.

En monokrystallinsk modul består av seriekoblede elementer kombinert til moduler. Flere moduler danner et solcellebatteri.Den mørke overflaten til solcelleanlegg optimerer absorpsjonen av solstråler

Ytre elementers oppgave er å absorbere og transformere solens stråler. Den frigjorte energien går videre og konsentreres i lagertanken. Et lite element produserer ca. 100-250 W, og et prefabrikkert panel på 25-30 m² gir strøm til et lite hus. Installasjon av et varmesystem vil kreve 2-3 ganger mer energi.

En inverter fungerer som en omformer av likestrøm fra solenergi "produksjon" til elektrisitet, siden vekselstrøm er nødvendig for drift av elektriske husholdningsapparater og lamper.

Hvis vi snakker spesifikt om varmesystemet, går også en elektrisk kjele for oppvarming av vann på vekselstrøm. For å gi lys til hjemmet ditt om natten, trenger du batterier som lagrer rekvisita på dagtid.

Invertermoduler er installert på et sted som er praktisk for vedlikehold, selv om det ikke krever konstant kontroll og fungerer i automatisk modus (+)

Effektivitet ved bruk av fotoceller

Enklest å kjøpe solfangere og bruk en av de enkle ordningene som har blitt bevist gjennom årene. Noen ganger dikterer imidlertid omstendighetene deres egne forhold. La oss si at du har et godt fungerende solcellegeneratorsystem, men foreløpig tjener det bare til å levere strøm og gi varmt vann til hjemmet ditt.

Det er klart at det er ulønnsomt å kjøpe nytt utstyr, så det er lettere å øke effekten ved å kjøpe et visst antall fotoelektriske omformere. Budsjettalternativ - silisiumpaneler med produktivitet opptil 23-25%.

Det er nødvendig å koble en varmeenhet som går på elektrisitet til gjeldende kilde.Et universelt alternativ er en kjele utstyrt med distribusjonsledninger.

Polymerfilmelementer er mye mindre vanlige på det russiske markedet enn mono- og polykrystallinske silisiumanaloger. De er enkle å installere, men har lav effektivitet - bare 6 %

Hvis strømforsyningen er riktig organisert, bør den være nok til både varmtvannsforsyning og oppvarming. Det er eksempler når huset er fullt forsynt med varme - det kan kjennes igjen på taket, nesten helt dekket med paneler.

Noen ganger er det nødvendig å sette opp spesielle frittstående konstruksjoner hvis takarealet ikke er nok. Det viser seg at for å øke kraften er det nødvendig med ekstra ledig plass.

Selv de mest forsiktige beregningene vil ikke hjelpe deg med å bestemme den nøyaktige mengden potensiell energi og raskt lage et effektivt, velfungerende system. Faktum er at det i praksis oppstår hindringer, hvis utseende er ganske vanskelig å forutsi.

Her er noen av faktorene:

• Inkonsekvens av været. Det nøyaktige antallet soldager er ukjent selv i de sørlige regionene. Det er nesten umulig å pålitelig forutsi antallet i de nordlige regionene.
• Uregelmessighet i å motta strøm. For eksempel i nordområdene er det korte dagslystimer om vinteren, så mye resirkulert solenergi brukes på belysning. I tillegg avtar intensiteten av solstråling om vinteren betydelig.
• Periodiske sammenbrudd. Som alle tekniske systemer kan solcellepaneler svikte fra tid til annen på grunn av skader på enkeltelementer, kontraktsforbindelser, beskyttende overflater osv.

Følgelig kan du finne ut om effektiviteten først etter en viss tid, minst etter et år. Det kan være nødvendig å øke antall fotoceller eller batterier, vurdere ytterligere varmeisolering av huset og redusere det oppvarmede området. Anta at i de nordlige regionene i Tyskland, for å spare penger, blir soverom ofte ikke oppvarmet i det hele tatt.

Vedlikehold av installerte fotoceller krever ingen spesielle ferdigheter og består av regelmessig rengjøring: fjerning av snø om vinteren og rusk i varme perioder, vasking av glassoverflaten med vann fra en slange

Installasjonsskjema for hjemmekraftverk

Den enkleste måten installasjoner av solenergigeneratorer – kontakte et firma som selger systemkomponenter og tilbyr installasjonstjenester. Fordeler - et profesjonelt prosjekt som tar hensyn til individuelle egenskaper, en garanti for alle produkter og installasjon, minus - høye kostnader.

Hvis du har relevant erfaring, kan du selvstendig sette sammen en minikraftstasjon med solcellepaneler for oppvarming av et privat hjem.

Den mest effektive anses å være en hybridordning for utforming av et luft-solsystem, der fotoceller brukes til å generere energi, samlere for oppvarming av vann og en ekstra vindgenerator er installert. Den kan erstattes med en reservedrivstoffkilde (+)

Alle deler for montering av varmesystemet selges i spesialforretninger.

Du må kjøpe følgende komponenter:

• et sett med silisium eller film solcellemoduler;
• et oppladbart batteri som lagrer energi;
• ladekontroller som regulerer prosessen med å lade og utlade batteriet;
• en omformer som konverterer likestrøm til vekselstrøm;
• sett med tilkoblingskabler.

Det er ønskelig at batteriene er like (med tanke på merke, kapasitet og til og med batch) og kan lagre energi i 3-4 dager. Varigheten av driften avhenger av romtemperaturen - under kalde forhold tømmes de raskt ut. Hvis det daglige forbruket er 2400 Wh, kreves det batterier med en total kapasitet på minst 1000 Ah.

Når du bruker bilbatterier, husk at deres maksimale effektivitet er 70-75% (levetid - 3 år), spesielle enheter for solcelleanlegg har den beste ytelsen - opptil 85% (levetid - 10 år). Noe energi går tapt under lagring og konvertering

Kvaliteten på strømmen produsert av sinusformet invertere for solcelleanlegg, høyere enn gjeldende indikatorer fra det sentraliserte nettverket. Et spesielt trekk ved utstyret er synkroniseringen av spenningsfasen, der overgangen fra 12 V til 220 V utføres uten avbrudd i funksjonen til elektriske husholdningsapparater.

Invertereffekt – fra 250 W til 6000 W og over. Du kan øke utgangseffekten ved å koble flere enheter parallelt. For eksempel, 3 x 3000 W = 9000 W (+)

Etter å ha installert alle elementene i solsystemet, er det nødvendig å koble en elektrisk tank som varmer vannet til omformeren, og til tanken, i sin tur, en varmerørledning.

Samler varmesystem

Størst effektivitet og avkastning kan oppnås ved å installere solfangere i stedet for solcellemoduler - eksterne installasjoner der vann varmes opp under påvirkning av solstråling. Et slikt system er mer logisk og naturlig, siden det ikke krever oppvarming av kjølevæsken av andre enheter.

La oss vurdere utformingen og prinsippet for drift av to hovedtyper enheter: flat og rørformet.

Flat versjon for egenproduksjon

Utformingen av flate installasjoner er så enkel at erfarne håndverkere setter sammen håndverksanaloger med egne hender, kjøper noen av delene i en spesialbutikk og konstruerer noen av skrapmaterialer.

Inne i den stål- eller aluminiumsisolerte boksen er det en plate som absorberer solvarme. Oftest er den belagt med et lag med svart krom. Varmeabsorberen er beskyttet på toppen av et forseglet gjennomsiktig deksel.

Vannet varmes opp i rør arrangert som en slange og koblet til platen. Vann eller frostvæske kommer inn i boksen gjennom innløpsrøret, varmes opp i rørene og beveger seg til utløpet - til utløpsrøret.

Lystransmittansen til dekselet forklares ved bruk av gjennomsiktig materiale - slitesterkt herdet glass eller plast (for eksempel polykarbonat). For å hindre at solstrålene reflekteres, er glass- eller plastoverflaten mattet (+)

Det er to typer tilkobling, ett-rør og to-rør, det er ingen grunnleggende forskjell i valget. Men det er stor forskjell på måten kjølevæsken vil bli tilført til kollektorene - tyngdekraften eller ved hjelp av en pumpe. Det første alternativet anses som ineffektivt på grunn av den lave hastigheten på vannbevegelsen; i henhold til oppvarmingsprinsippet ligner det en beholder for en sommerdusj.

Funksjonen til det andre alternativet oppstår på grunn av tilkoblingen av en sirkulasjonspumpe, som med makt tilfører kjølevæske. Energikilden for drift av pumpeutstyret kan være et solcelledrevet kraftsystem.

Temperaturen på kjølevæsken når den varmes opp av solfangeren når 45-60 ºС, ved utløpet er maksimalverdien 35-40 ºС. For å øke effektiviteten til varmesystemet brukes "varme gulv" sammen med radiatorer (+)

Rørformede samlere - en løsning for de nordlige regionene

Det generelle operasjonsprinsippet minner om funksjonen til flate analoger, men med en forskjell - varmevekslerrør med kjølevæske er plassert inne i glasskolber. Selve rørene kan være fjær, forseglet på den ene siden og ligner fjær i utseende, og koaksiale (vakuum), satt inn i hverandre og forseglet på begge sider.

Varmevekslere er også forskjellige:

• system for konvertering av solenergi til termisk energi Heat-pipe;
• et vanlig U-type kjølevæskeoverføringsrør.

Den andre typen varmeveksler anses som mer effektiv, men er ikke populær nok på grunn av kostnadene ved reparasjoner: Hvis ett rør svikter, må hele seksjonen byttes ut.

Heat-pipen er ikke en del av et helt segment, så det kan endres på 2-3 minutter. Mislykkede koaksiale elementer kan repareres ved ganske enkelt å fjerne pluggen og erstatte den skadede kanalen.

Et diagram som forklarer den sykliske oppvarmingsprosessen inne i vakuumrør: kald væske, under påvirkning av solvarme, varmes opp og fordamper, og gir plass til neste del av kald kjølevæske (+)

Etter å ha analysert de tekniske egenskapene til ulike typer samlere og oppsummert opplevelsen av bruken, bestemte vi oss for at flatplatesamlere er mer egnet for de sørlige regionene, og rørformede er mer egnet for de nordlige regionene. Installasjoner med Heat-pipe-systemet har vist seg spesielt godt i tøft klima.De har varmeevne selv på overskyede dager og om natten, og "mater" på en minimal mengde sollys.

Eksempel på et standardskjema for tilkobling av solfangere til kjeleutstyr: pumpestasjonen sirkulerer vann, kontrolleren regulerer oppvarmingsprosessen

Metode for å øke produktiviteten

Vanligvis, etter å ha eksperimentert med et lite antall solcellemoduler, går private huseiere videre og forbedrer systemet på forskjellige måter.

Den enkleste måten er å øke antall involverte moduler, følgelig tiltrekke seg ekstra plass for å romme dem og kjøpe kraftigere relatert utstyr

Hva skal jeg gjøre hvis det er mangel på ledig plass? Her er noen anbefalinger for å øke effektiviteten til en solcellestasjon (med fotoceller eller solfangere):

• Endring av retningen til moduler. Bevegelige elementer i forhold til solens posisjon. Enkelt sagt, installering av hoveddelen av panelene på sørsiden. I lange dagslys er det også optimalt å bruke overflater som vender mot øst og vest.

• Tiltvinkeljustering. Produsenten angir vanligvis hvilken vinkel som er mest å foretrekke (for eksempel 45º), men noen ganger under installasjonen er det nødvendig å gjøre justeringer under hensyntagen til geografisk breddegrad.

• Riktig valg av installasjonssted. Taket er egnet fordi det oftest er det høyeste planet og ikke skjules av andre gjenstander (for eksempel hagetrær). Men det er enda mer egnede områder - roterende solsporingsenheter.

Når elementene er plassert vinkelrett på solstrålene, fungerer systemet mer effektivt, men på en stabil overflate (for eksempel et tak) er dette kun mulig i en kort periode. For å øke dette er det oppfunnet praktiske sporingsenheter.

Sporingsmekanismer er dynamiske plattformer som roterer med sine fly etter solen. Takket være dem øker generatorens produktivitet med omtrent 35-40% om sommeren, og med 10-12% om vinteren.

Den store ulempen med sporingsenheter er deres høye kostnader. I noen tilfeller lønner det seg ikke, så det nytter ikke å investere i ubrukelige mekanismer.

Det er beregnet at 8 paneler er minimumsantallet som kostnadene vil være begrunnet med over tid. Du kan bruke 3-4 moduler, men under en betingelse: hvis de er direkte koblet til vannpumpen, omgå batteriene.

Forleden kunngjorde Tesla Motors etableringen av en ny type tak - med integrert solcellepaneler. Elon Musk sa at det modifiserte taket vil være billigere enn et konvensjonelt tak med samlere eller moduler installert på det.

Konklusjoner og nyttig video om temaet

Tematiske videoer vil hjelpe deg med å bedre forestille deg utformingen av hjemmesolstasjoner og vil avsløre noen av hemmelighetene ved å installere utstyr.

Video #1. Tilgjengelig teknisk informasjon om solcellepaneler og ladekontrollere:

Video #2. Nyttig erfaring med bruk av solcellepaneler i Moskva-regionen:

Video #3. Et eksempel på en vellykket solcellestasjon, fullstendig montert uavhengig, som gir både varmtvannsforsyning og oppvarming av huset:

Som du kan se, er et solvarmeanlegg et veldig reelt fenomen som du kan implementere selv. Feltet for alternative metoder for å skaffe energi er i stadig utvikling, kanskje i morgen vil du høre om en ny oppdagelse.

Vi inviterer deg til aktivt å kommentere materialet. Du kan uttrykke holdningen din til "grønn energi", dele din erfaring med å installere et system med solcellepaneler, og bare fortelle deg de kjente finessene i blokken nedenfor.