Solarni ogrevalni sistemi: analiza ogrevalnih tehnologij na osnovi solarnih sistemov

Vprašanje iskanja alternativnih virov toplote postaja vse bolj pereče. K temu prispevajo naraščajoče cene plina, premoga in nafte.Zelo obetavna smer so solarni ogrevalni sistemi, ki lahko učinkovito ogrevajo prostor več let.

Razmišljate o vgradnji solarnega sistema, pa imate dvome in vprašanja? Pomagali vam bomo ugotoviti, kdaj je primerno uporabiti sončno energijo za ogrevanje, in opisali vam bomo možne možnosti za organizacijo ogrevanja. Poleg tega vam bomo ponudili navodila za izdelavo domačih solarnih sistemov - ploščatih in cevnih kolektorjev.

Sončna energija je alternativni vir toplote

Zamisel o uporabi sončne energije za ogrevanje ni nova. Še več, izvedljivost njegove uporabe so dokazali Američani, Kitajci, Španci, Izraelci in Japonci.

Trg je poln ponudbe različnih naprav za pretvorbo sončne energije in njeno nadaljnjo uporabo za gospodarske potrebe.

Solarni sistemi se aktivno uporabljajo kot glavni vir toplote v mnogih državah po svetu. V naših zemljepisnih širinah se še vedno uporablja kot dodatek k ogrevalnemu sistemu

Cena sistemov je odvisna od njihove vrste, površine in materiala, uporabljenega v izdelavi. Iz leta v leto je opazen stalen trend padanja cen vseh vrst sončnih instalacij – solarnih sistemov.

S tem so bolj dostopni širši populaciji. Toda vsi še niso pripravljeni na takšen nakup.

Če pa želite, lahko z lastnimi rokami zgradite učinkovit sončni ogrevalni sistem in pri tem porabite bistveno manj denarja.

Klasičen ogrevalni sistem, ki že vrsto let brezhibno opravlja svojo funkcijo, postaja vse dražji. Razlog za to je globalna rast cen energentov po vsem svetu. Naravna želja lastnika je prihranek pri ogrevanju, ki požre pomemben delež družinskega proračuna.

Tako lahko solarni ogrevalni sistem v celoti nadomesti običajno trdo gorivo, plin ali katero koli drugo. Vse je odvisno od vrste in velikosti prostora, v katerem se bo uporabljal.

Možnost, primerna za kaščo, ne bo primerna za stanovanjsko stavbo, sistem, ki zadovoljuje potrebe poletne hiše, pa se ne more spopasti z ogrevanjem dvonadstropnega dvorca.

Popolna zamenjava tradicionalnega ogrevanja s solarnim je včasih problematična. Lastnik se boji, da sistem morda ne bo kos ali fizično ni dovolj prostora za namestitev potrebnega števila plošč.

Zato pogosto uporabljajo kombinirani sistem ogrevanja, ne da bi popolnoma opustili nameščeno plinsko (električno ali drugo) opremo. Stopnja zamenjave klasičnega ogrevanja s solarnim lahko doseže 90 %.

Pomembno je tudi letno število sončnih dni na območju, kjer se dom nahaja. Poleg tega povprečna dnevna temperatura ni tako pomembna. Mnoge instalacije učinkovito absorbirajo svetlobo v mrzlih zimskih dneh (sončni kolektorji, ki kot hladilno sredstvo uporabljajo antifriz).

Poleg ogrevanja lahko solarna instalacija domu zagotovi toplo vodo in elektriko.

Kje bo solarna namestitev najbolj učinkovita?

Ko gre za zamenjavo ogrevanja s solarnim sistemom, je treba upoštevati številne dejavnike, ki vplivajo na njegovo učinkovitost.

Prvič, morate izbrati pravo vrsta sončnega sistema. Pri tem morate upoštevati površino sobe in njen namen. Najpogosteje je to zasebna hiša, v kateri živi družina 4-5 ljudi.

Drugič, skrbno izračunajte svoje potrebe po toploti glede na največjo porabo v hladni sezoni. Primerjajte te številke s količino energije, proizvedene na kvadratni meter. m sončna instalacija. Vse, kar ostane, je izračunati površino sončne strukture, ki se lahko spopade z ogrevanjem določene sobe.

Dobljena vrednost bo postala glavni dejavnik pri določanju lokacije sistema. Običajno lastniki gospodinjstev raje uporabljajo streho ali steno hiše. Redko uporabite sosednje območje ali streho garaže. Včasih so za montažo napeljave izdelana posebna stojala.

Izdelava posebnih stojal za namestitev solarnih sistemov omogoča njihovo najbolj priročno namestitev v lokalnem prostoru

Pomembno je, da nič ne preprečuje prostega prodiranja sončne svetlobe na površino, ki absorbira svetlobo. Izbrati morate južno, jugovzhodno ali jugozahodno steno ali del strehe.

Ko se odločite, kje bodo nameščeni sončni kolektorji, je treba izvesti predhodno pripravo doma:

• Sprostite prostor. Posekajte odvečne nasade, če so v napoto.
• Okrepite streho. Tukaj ne smemo pozabiti na težo predlagane strukture.
• Dodatna izolacija objekta. Navsezadnje nima smisla ogrevati ulice.

Tretjič, se morate odločiti, ali boste sami kupili ali zgradili ogrevalni sistem. Vse je odvisno od finančnih zmožnosti in želje, da bi porabili čas za izdelavo strukture.

Ko ste izbrali drugo možnost, morate razumeti načelo delovanja želenega sistema, da boste vse pravilno sestavili.

Možne možnosti ureditve solarnega ogrevanja

Možnosti za izgradnjo solarnega ogrevalnega sistema so popolnoma odvisne od želja lastnika gospodinjstva:

• Uporaba tovarniških izdelkov. Nakup že pripravljenih kolektorjev s samomontažo in montažo.
• Izgradnja pilotnega projekta. Za nadaljnje natančne izračune je potrebno preveriti učinek uporabe sistema.
• Samostojno opravljanje celotnega cikla dela. Izračun, projektiranje, izdelava solarnega sistema iz nič, njegova namestitev.

Možnost #1. To pomeni izbiro prave lokacije za solarne instalacije, saj bo od tega odvisna učinkovitost njihove uporabe. Namestitev bo zahtevala tudi posebne veščine.

Ni vam treba izračunati števila plošč - dovolj bo, da vse svoje želje izrazite dobavitelju opreme.Prav tako boste morali odgovoriti na pojasnilna vprašanja upraviteljev - to je to, izbira optimalnega števila plošč (zbiralnikov) se bo zgodila brez težav.

Če želite sami namestiti solarno instalacijo na streho, morate pridobiti podporo vsaj enega pomočnika. Tega dela ne moreš opraviti sam

Možnost št. 2 — izgradnja pilotnega projekta. To bo optimalna rešitev za dvomljive ljudi. Navsezadnje je končno odločitev o zamenjavi ogrevalnega sistema težko sprejeti takoj. Izdelava sončnega kolektorja (zračnega ali vodnega) majhne velikosti in njegovo preizkušanje »v akciji« bo nagrajujoča izkušnja.

Ko ocenimo dejanske proizvodne stroške, jih primerjamo s tržno vrednostjo podobnih sistemov in izračunamo prihranke pri uporabi na kmetiji, bomo zlahka sprejeli odgovorno odločitev.

Možnost #3 – izbira pravih mojstrov.

Za popolno ogrevanje objekta bo potrebno ogromno dela:

• Izračunajte potrebno površino sončnega sistema.
• Določite lokacijo prihodnje namestitve in jo okrepite.
• Dodatna izolacija hiše.
• Kupite vse elemente za izgradnjo sistema.
• Zgradite sončna baterija.
• Namestite konstruirani sistem, pri čemer se osredotočite na osnovne zahteve - kot naklona glede na vpad sončne svetlobe.

Izvedbe celotnega cikla dela pri namestitvi sistema ni mogoče imenovati lahka naloga, vendar je postopek izjemno razburljiv. Poleg tega vam omogoča, da prihranite precejšen znesek.

Pri izbiri vrste ogrevanja, ki uporablja sončno energijo, se odločite, ali se bo ta dodatno uporabljala za ogrevanje vode in pridobivanje električne energije (kliknite za povečavo)

Vrste naprav za pretvorbo sončne energije

Glede na princip delovanja obstajata dve vrsti naprav, ki absorbirajo sončno svetlobo:

• Baterije na osnovi fotoelektričnih pretvornikov. Predstavlja sisteme zaporedno ali vzporedno povezanih polprevodniških elementov. Dobavljajo tok za napajanje gospodinjskih grelnikov.
• Sončni kolektorji. Plošče s sistemom cevi, napolnjenih s hladilno tekočino: zrak, mešanica proti zmrzovanju ali voda. V ogrevalni krog dovajajo hladilno tekočino, ki jo segreje sonce.

Razmislimo o vsaki možnosti posebej.

Sončni kolektorji

Sončna baterija pretvarja absorbirano svetlobo v električno energijo. Sestavljen je iz fotocelic (najpogosteje silicijevih), ki so sposobne takoj odvzeti enosmerni električni tok iz sončnega sevanja.

Takšna namestitev se lahko uporablja za zagotovitev funkcionalnosti električne opreme za ogrevanje. Priključen mora biti na domači napajalni sistem.

Učinkovitost pretvorbe sončnega sevanja pri tej napravi je od 5 % do 20 %, odvisno od tipa naprave za obdelavo sončnega sevanja. Kapaciteta 1 m² sončna baterija - 120 W.

Ostaja še izračunati, koliko kvadratnih metrov prostora bo potrebnih za potrebe določenega gospodinjstva, glede na velikost doma, individualne potrebe po toploti in stopnjo izolacije konstrukcij.

Najprimerneje je postaviti sončne celice na streho hiše in za ta namen izbrati njeno južno pobočje

Za ogrevanje so sončne celice najbolj učinkovite v južnih regijah. Njihova glavna pomanjkljivost je zmanjšanje učinkovitosti v mraku in oblačnem vremenu ter popolno pomanjkanje učinkovitosti ponoči.

Če želite narediti sončno baterijo z lastnimi rokami, boste morali najprej sestaviti okvir, spajkati sončne celice, nato pa vse previdno položiti in uporabiti tesnilo.

Za izdelavo okvirja se uporabljajo lesene letvice in aluminijasti vogali.Vse je odvisno od velikosti strukture, ki se sestavlja, in lokacije njene namestitve. Sončne celice - silicijeve rezine - so najbolj potrošni del strukture. So monokristalni in polikristalni. Prvi so nekoliko dražji, vendar je njihova zmogljivost višja za 5%.

Nemogoče jih je narediti sam. Bolje je kupiti fotoelektrične pretvornike z že spajkanimi vodniki.

Postaviti jih je treba na podlago iz vlaknene plošče, nato jih pritrditi v okvir, napeljati žice iz elementov navzven in vse luknje zapolniti s tesnilno maso. Pustite, da se struktura temeljito posuši in pokrijte s steklenim ali prozornim plastičnim pokrovom.

Namestitveni diagrami in načini priključitve sončnih kolektorjev so opisani v Ta članek.

Sončni kolektorji

Kolektorji imajo bistveno drugačen način pretvorbe absorbirane svetlobe. Njihovo delo temelji na prehajanju hladilne tekočine skozi cevi.

Glede na izvedbo ločimo tri glavne vrste kolektorjev, ki se najpogosteje uporabljajo za izgradnjo solarnega ogrevalnega sistema:

• Stanovanje. Hladilnik - njihov absorber je izdelan iz pločevine s počrnjeno zunanjo površino. Ko se segreje, prenaša energijo na hladilno tekočino ogrevalnega sistema.
• Vakuum. Zbiralec sistem vakuumskega tipa izdelana po zasnovi termos, zahvaljujoč kateri se toplota, prejeta od sonca, ohrani skoraj dvakrat bolje.
• Vozlišča. Naprava je opremljena s konkavnim zrcalnim delom z veliko površino, ki fokusira sončno svetlobo na majhno absorbersko površino.

Najpogostejše solarne instalacije v vsakdanjem življenju so opremljene s cevnim sistemom v obliki vzporedno povezanih elementov ali tuljave. Cevi so napolnjene s tehnično vodo ali z mešanico vode z nezmrzljivo tekočino ali zrakom.

Ko si predstavljamo glavne dele solarne instalacije, se lažje odločimo, kam je najbolje postaviti določene komponente (+)

Zračna instalacija se lahko uporablja kot dodatni vir ogrevanja. Ne more v celoti zagotoviti toplote doma, ne glede na regijo, kjer se nahaja. Glavna značilnost tovrstnega solarnega sistema je zrak, ki deluje kot hladilno sredstvo.

Cevni sistemi se precej aktivno uporabljajo za ogrevanje vse leto. Antifriz ali zmes proti zmrzovanju se segrejejo s sončnimi žarki, nato gre skozi notranje cevi za izmenjavo toplote, nato pa se pošljejo v rezervoar za shranjevanje.

Gibanje tekočine spodbuja črpalka, zahvaljujoč kateri se premika iz rezervoarja v ogrevalni sistem. Segreta hladilna tekočina izpodriva ohlajeni del tekočine, ki se mora vrniti v kolektor in segreti.

Princip delovanja ploščatega solarnega sistema temelji na prodiranju sončne svetlobe v panel, kjer se nahaja absorber toplote. Segreva se in oddaja toploto, ki se prenaša na tekočino, ki kroži po kovinskih ceveh (najpogosteje bakrenih).

Kaj lahko zgradite sami?

Z lastnimi rokami lahko zgradite solarni ogrevalni sistem z uporabo zračnega kolektorja. Najbolje je, da ga postavite na južno steno stavbe.

Večja kot je površina ogrevanega prostora, večja je površina zbiralnika - morda celotna stena hiše. Prav tako je ta solarni sistem mogoče zgraditi na podstrešju.

Ko nameravate namestiti sistem zračnega ogrevanja na podstrešju, se morate prepričati, da lahko prenese težo namestitve (+)

Sončni kolektor, ki segreva zračno maso, opravlja svoje funkcije ogrevanja zaradi zračnih tokov, ki potekajo znotraj sistema.Hladilna tekočina kroži skozi tokokrog, se ohladi in ponovno vstopi v sistem. Gibanje zračnih tokov se lahko izvaja naravno ali z uporabo ventilatorja.

Kar zadeva materiale za izdelavo zračnega razdelilnika, lahko uporabite različna razpoložljiva orodja. Enotnega pravila ni.

Domači obrtniki izboljšujejo to vrsto solarnega sistema, sestavljenega doma. Nekateri si prizadevajo dobiti cenejšo možnost, pri čemer žrtvujejo učinkovitost, drugi pa ravno nasprotno.

Ko razumemo glavne elemente zračnega zbiralnika, se lažje odločimo za lokacijo njegove namestitve - streho ali steno (+)

Oglejmo si glavne metode.

Značilnosti vgradnje cevnega solarnega sistema

Cevni solarni ogrevalni sistem se lahko uporablja v različnih regijah. Ni odvisna od zunanje temperature. Glavna stvar je, da namestitev prejme največjo količino sončne svetlobe.

Antifriz, ki se uporablja kot hladilno sredstvo, pri nizkih temperaturah ne zmrzne. V jasnih zimskih dneh količina sončne svetlobe presega količino svetlobe, prejete poleti.

Cevni sončni kolektor je sestavljen iz sistema med seboj povezanih prozornih vakuumskih cevi. Vsebujejo snov z nizkim vreliščem. Ko zavre, izhlapi, prenese svojo toploto na bakreno konico in steče navzdol, kjer se vse znova ponovi.

Vakuumske cevi iz ognjevarnega stekla so v notranjosti napolnjene s snovjo, ki lahko vre pri nizkih temperaturah (+)

Vakuumske cevi absorbirajo do 90% vsega sončnega sevanja (vidnega in infrardečega). Sončna energija, pretvorjena v toploto, se dovaja hladilni tekočini. To energijo prenaša naprej po sistemu – v toplotni izmenjevalnik, ki se nahaja v posebnem zalogovniku.

Gibanje hladilne tekočine in vode skozi ogrevalne sisteme nastane zaradi črpalk. Pomembno je, da ima rezervoar dobro toplotno izolacijo. Praviloma sta izmenjevalnika toplote dva: eden je priključen na dodatni grelec, drugi pa na kolektorje.

V hišah s tovrstno solarno instalacijo je koristno dodatno priključiti sistem talnega ogrevanja. To omogoča učinkovitejše ogrevanje stavbe.

Kar zadeva namestitev cevnih kolektorjev, jih lahko namestite sami. Edina stvar, ki jo morate upoštevati, je delovni kot naklona - ta mora biti vsaj 20°.

Cevni sončni kolektor postavimo na streho, pri čemer izberemo najbolj sončno smer. Pomembno je, da v bližini ni visokih stavb, ki bi ovirale prost prodor sončne svetlobe.

Vakuumske instalacije ne bo mogoče zgraditi z lastnimi rokami - vakuumske cevi je nemogoče narediti doma. To izvajajo tovarne, specializirane za proizvodnjo vakuumskih solarnih sistemov.

Ravna solarna instalacija

Pogosto se za ogrevanje uporablja ploščati sončni kolektor.

Če ga želite zgraditi, boste potrebovali:

• kovinski okvir;
• trpežno dno;
• toplotnoizolacijski sloj;
• črna plast za absorbcijo sončnega sevanja (adsorber);
• prozoren pokrov - plastika, steklo;
• cevi za tekočino (baker, aluminij).

Konstrukcija mora biti opremljena z dovodnimi in odvodnimi cevmi ter črpalko za učinkovito kroženje tekočine.

Ravno sončno instalacijo lahko sestavite z lastnimi rokami. Za to pogosto uporabljajo improvizirana sredstva, pri čemer kot analog izberejo cenejše materiale (+)

Ploščati kolektor je možno namestiti pod poljubnim kotom, pogoj je, da je očiščen snega in prahu. Še posebej je dobro za tople podnebne razmere.

V hladni sezoni opazimo nizko zmogljivost in velike toplotne izgube.Kar postavlja pod vprašaj uporabo samo tega solarnega sistema za popolno ogrevanje. Optimalno bi bilo uporabljati ravno solarno instalacijo skupaj z ogrevanjem na plin, elektriko ali trda goriva.

Vabimo vas k branju člankov o domačih solarnih ogrevalnih sistemih:

1. Kako narediti sončni kolektor za ogrevanje z lastnimi rokami - navodila po korakih
2. Kako narediti sončno baterijo z lastnimi rokami: metode sestavljanja in namestitve sončne plošče

Še enkrat o smotrnosti

Za ogrevanje je koristno uporabljati sončno energijo namesto klasičnih energentov. Odvisno od vrste izbranega solarnega sistema lahko prihranek pri plačani porabi toplote znaša tudi do 100 %.

Možnost popolne zamenjave ogrevalnega sistema je uporaba kolektorjev z vakuumskimi cevmi. To je v začetni fazi precej drag projekt. V prihodnosti lahko zagotovi popolno energetsko neodvisnost, ki se povrne v 6-8 letih.

Iznajdljivost domačih mojstrov ne pozna meja - navadna cev se lahko uporablja kot labirint za kroženje tekočine v razdelilniku

Življenjska doba solarnih instalacij je do 25 let. Zahtevajo malo vzdrževanja - občasno čiščenje površin pred snegom, prahom in smeti. Kar zadeva popravila, lahko to storite sami. Pomembna pomanjkljivost je, da se ploščati kolektorji in sončni kolektorji »bojijo« orkanov.

Takšno ogrevanje je varno za prebivalce hiše in okolje. Je popolnoma brezplačen in ni odvisen od menjalnih tečajev ali cen energije.

Zaključki in uporaben video na to temo

Video bo prikazal postopek gradnje sončne baterije z lastnimi rokami:

Vizualni pripomoček za gradnjo zračnega ogrevalnega sistema:

Tehnologija za izdelavo ravne solarne instalacije z lastnimi rokami:

Sončne elektrarne oziroma solarni ogrevalni sistemi so se izkazali po vsem svetu. Omogočajo vam brezplačno prejemanje toplote, kar zmanjša stroške plačila komunalnih storitev za ogrevanje za 30%.

V vašem ogrevalnem sistemu je možno v celoti nadomestiti energente s sončno energijo. Druga pomembna prednost je, da lahko solarno instalacijo sestavite sami.

Ali imate praktične veščine pri sestavljanju ali upravljanju solarnih ogrevalnih sistemov? Delite svoje zbrano znanje, postavljajte vprašanja o temi in sodelujte v razpravah. Obrazec za komentar se nahaja spodaj.