Помогнете на развитието на сайта, споделяйки статията с приятели!

Причините за популярността на алтернативните енергийни източници са съвсем разбираеми: има възможност да се спестят горива и да се реализират мечтите за екологосъобразни системи за поддържане на живота. Умело използвайки енергията на слънцето, вятъра и водата, можете да превърнете една обикновена селска къща в модерна еко-къща.

Ще ви кажем как да оборудвате слънчевото отопление в частен дом и да анализирате с вас колко е изгодно. За да подчертаем подробно въпросите, свързани с използването на енергията на дневната светлина, подробно описахме всички популярни опции, които са получили практическо приложение и положителни отзиви от потребителите.

Като се вземат предвид нашите препоръки, можете да изградите ефективна хелиосистема за лятна вила или селска къща. За да се улесни възприемането на труден материал, ние допълнихме информацията с илюстративни диаграми, илюстрации и видеоуроци.

Начини за слънчева енергия

Методите за използване на енергията на небесното тяло не принадлежат към иновативни технологии, а слънчевата топлина се използва дълго време и много успешно. Това обаче се отнася главно за Австралия, някои страни в Европа, Америка и южните региони, където алтернативната енергия може да бъде получена през цялата година.

Някои северни райони имат недостиг на естествена радиация, така че се използва като допълнителен или резервен вариант.

Слънчевите панели са един от начините за получаване на почти свободна енергия, излъчвана от небесно тяло Устройството на автономна слънчева електроцентрала е целесъобразно в райони с голям брой слънчеви дни, което не е свързано със средната годишна температура. Автономната слънчева система се намира главно на покривите на нискоетажни сгради и в зони, свободни от дървета. В периода на замръзване слънчевите системи доставят енергия за отопление на въздух, пара или вода, а през лятото осигуряват топла вода Слънчевите електроцентрали са зелени, щадящи околната среда и способни непрекъснато да обновяват видове производство на енергия. Досега ефективността на слънчевите електроцентрали е твърде зависима от броя на слънчевите дни. Той е печеливш само в южните ширини. В средната лента и на север могат да служат само като резервен източник Соларните панели в южната част на страните от ОНД ще могат да предоставят селска къща с електричество, топла вода и охладителна течност за отоплителни кръгове Слънчевите системи, дори използвани като резервен енергиен източник, носят доста висок икономически ефект, намалявайки тежестта върху основните възможности за производство на енергия.

Посредниците между слънчевите лъчи и енергогенериращия механизъм са слънчеви клетки или колектори, които се различават по предназначение и дизайн.

Батериите акумулират слънчева енергия и позволяват да се използва за захранване на битови електрически уреди. Те са панели с фотоклетки от едната страна и заключващ механизъм от другата. Можете да експериментирате и да сглобите батерията сами, но е по-лесно да си купите готови елементи - изборът е доста широк.

Слънчевите системи (слънчеви колектори) са част от отоплителната система у дома. Големи топлоизолирани топлопроводящи тръби, като батерии, са монтирани на повдигнати щитове, обърнати към слънцето или наклона на покрива.

Да приемем, че абсолютно всички северни региони получават по-малко естествена топлина от южните, погрешно. Да предположим, че има много повече слънчеви дни в Чукотка или в централна Канада, отколкото в южната част на Великобритания

За да се увеличи ефективността, панелите се поставят върху динамични механизми, наподобяващи система за проследяване - те се обръщат след движението на слънцето. Процесът на преобразуване на енергията се осъществява в тръбите, разположени вътре в кутиите.

Основната разлика на слънчевите системи от слънчевите панели е, че първата загрява охлаждащата течност, а втората акумулира електричество. Възможно е помещението да се отоплява с фотоволтаични клетки, но веригите на устройството са нерационални и подходящи само за онези райони, където има най-малко 200 слънчеви дни в годината.

Схема на отоплителна система със слънчев колектор, свързан с котел и резервен източник на електричество (например газов котел), работещ на традиционно гориво (+)

Плюсове и минуси на алтернативна отоплителна система

Предимствата на соларната отоплителна система не са толкова много, но всеки от тях е тежък и може да бъде причина за частни експерименти:

  • Екологични предимства. Той е безопасен за жителите на къщата и заобикалящата го природа, чист източник на топлина, който не изисква използването на традиционни горива.
  • Автономия . Собствениците на системи са напълно независими от цените на енергията и икономическата ситуация в страната.
  • Икономиката. При запазване на традиционната система за отопление е възможно да се намалят разходите за заплащане на топла вода.
  • Достъпност . За инсталиране на слънчеви системи не е необходимо разрешение от държавните органи.

Но има и неприятни моменти, които могат да развалят цялостната картина. Например, за да се определи ефективността на системата ще се изисква дълъг период от най-малко 3 години (при условие, че има достатъчно слънчева енергия и тя се използва активно).

Инсталирането само на соларни модули изисква големи инвестиции: най-евтините силиконови панели ще струват най-малко 2200 рубли. единица и поликристални шестдиодни елементи от първата категория - до 17000 на брой. Изчислете цената на 30 модула е доста проста (+)

Потребителите имат следните недостатъци:

  • високи цени за оборудване, необходимо за пускане на системата в експлоатация;
  • пряка зависимост на количеството произведена топлина от географското местоположение и времето;
  • задължителна наличност на резервен източник, например газов котел (на практика слънчевата система често е резервен).

За да постигнете по-голяма възвръщаемост, трябва редовно да следите здравето на колекторите, да ги почиствате от отпадъци и да ги предпазвате от замръзване. Ако температурата често падне под 0 ° C, трябва да се погрижите за допълнителна топлоизолация не само на елементите на слънчевата система, но и на къщата като цяло.

Слънчеви панели с капацитет от 120 вата през цялата година осигуряват енергия за осветителните линии и уредите на вилата. Слънчевата електроцентрала с ниска мощност се изгражда директно от слънчевата батерия, батерията и контролера на зареждането Енергийните потребители на слънчевата батерия в страната са енергоспестяващи лампи, електрически инструменти, радио, телевизия Когато се използва в соларен кръг с капацитет от около 650 W, оборудваният блок вътре в къщата трябва да бъде допълнен с инвертор 1 kW.

Слънчева енергия за отопление

Основната цел на фотоволтаичните клетки, които акумулират енергия, е да осигурят електричество на къщата. За да бъдат включени в схемата на отоплителната система и да се постигне оптимално функциониране, е необходимо да се монтира верига с резервоар за съхранение.

Именно в нея водата ще се отоплява, което, достигайки определена температура, ще запълни тръбите и радиаторите в помещенията, които се нуждаят от отопление (хол, баня).

Соларна система с двуконтурен резервоар, който организира отопление и топла вода в две посоки: до отоплителни радиатори и до точките за разбор (+)

Нека се опитаме да разберем конструктивните характеристики на слънчевите клетки и да определим тяхната потенциална роля в отоплителната система.

Принципът на работа на панелите с фотоволтаични клетки

Съществуват три общи вида елементи за слънчеви устройства:

  • Монокристален . Това са тънки плочи от най-чист силиций, изрязани от кристал, отглеждан в изкуствени условия. Най-продуктивен сорт с ефективност от около 17-18%. Оптималната температура за работа е от 5 ºС до 25 ºС.
  • Поликристален . Изработени от вафли, получени чрез постепенно охлаждане на стопилката от силиций. Техните производствени технологии са по-малко трудоемки, но ефективността на поликристалните фотоволтаични клетки е значително по-ниска - не повече от 12%.
  • Аморфен. Те са филм. Изработва се по метода на изпарителната фаза, в резултат на което силиций под формата на тънък филм се нанася върху гъвкава полимерна основа. Най-евтиният метод на производство е съчетан с ниската ни производителност, която се оценява на 7%.

За инсталирането на автономни отоплителни системи в северните райони, фотоволтаичните клетки, сглобени от монокристални клетки, се считат за най-подходящата опция. Батериите с аморфни модули обаче са по-лесни за инсталиране, практически без база и много по-евтино.

Монокристалният модул се състои от последователно свързани елементи, комбинирани в модули. Няколко модула образуват слънчев панел. Тъмната повърхност на фотоволтаичните слънчеви системи оптимизира усвояването на слънчевата светлина

Задачата на външните елементи е да абсорбират и трансформират слънчевите лъчи. Освободената енергия тече по-нататък и се концентрира в акумулатора. Малък елемент дава около 100-250 W, а панел от 25-30 квадратни метра осигурява електричество за малка къща. За инсталирането на отоплителната система ще се изисква енергия от 2-3 пъти повече.

Инверторът действа като преобразувател на постоянен ток от слънчевото "производство" в електричество, тъй като за работата на домакинските уреди и осветителните тела е необходим променлив ток.

Ако говорим конкретно за отоплителната система, електрическият котел за загряване на вода също работи с променлив ток. За да осигурят светлина за дома през нощта, ще са необходими батерии, за да се поддържа ежедневното снабдяване.

Инверторните модули се инсталират на удобно място за поддръжка, въпреки че не се нуждаят от постоянен контрол и работи в автоматичен режим (+)

Ефективност на фотоклетката

Най-лесният начин да закупите слънчеви колектори и да приложите една от простите, доказани през годините схеми. Но обстоятелствата понякога диктуват техните условия. Да предположим, че разполагате с чудесна функционираща работна система със соларен генератор, но засега служи за снабдяване с електричество и осигуряване на топла вода за къщата.

Ясно е, че закупуването на ново оборудване е нерентабилно, така че е по-лесно да се увеличи мощността чрез закупуване на определено количество фотоволтаични клетки. Бюджетният вариант - силиконови панели с капацитет до 23-25%.

Необходимо е да свържете отоплителното устройство, работещо с електричество, към източник на ток. Универсална версия - котел, оборудван с разпределително окабеляване.

Полимерните филмови елементи на руския пазар са много по-рядко срещани от силициевите моно- и поликристални аналози. Те са удобни за монтаж, но имат ниска ефективност - само 6%

Ако електрозахранването е правилно организирано, то трябва да е достатъчно и за топла вода, и за отопление. Има примери, когато къщата е напълно снабдена с топлина - тя може да бъде разпозната на покрива, почти изцяло покрита с панели.

Понякога това изисква изграждането на специални обособени структури, ако площта на покрива не е достатъчна. Оказва се, че за увеличаване на мощността е необходима допълнителна свободна зона.

Дори и най-внимателните изчисления няма да ви помогнат да определите точното количество потенциална енергия и бързо да създадете ефективна, рационализирана система. Факт е, че на практика съществуват пречки, чийто вид е трудно да се предскаже.

Ето някои от факторите:

  • Нестабилността на времето. Ясен брой слънчеви дни е неизвестен дори в южните райони. Почти невъзможно е надеждно да се предвиди техният брой в северните райони.
  • Нередовност при получаването на електроенергия. Например, в северните райони през зимата кратък светлинен ден, така че много рециклирана слънчева енергия се изразходва за осветление. В допълнение, интензивността на слънчевата радиация през зимния период е значително намалена.
  • Периодични повреди . Както всички технически системи, слънчевите панели могат да се разрушават от време на време поради повреда на отделни елементи, договорни фуги, защитни повърхности и др.

Ето защо, можете да научите за ефективността само след определен период от време, най-малко - за една година. Може да е необходимо да се увеличи броят на фотоклетките или батериите, да се обмисли допълнителната изолация на къщата, да се намали отопляемата площ. Да предположим, че в северните райони на Германия, за да спаси спалните, често не се нагрява.

Поддръжката на инсталираните фотоклетки не изисква специални умения и се състои от редовно почистване: почистване на сняг през зимата и отломки през топлия период, измиване на стъклената повърхност с вода от маркуча

Схема на инсталиране на електроцентрала в дома

Най-лесният начин за инсталиране на соларен генератор е да се свържете с компания, която продава системни компоненти и предлага инсталационни услуги. Професионалистите - професионален проект с индивидуални характеристики, гаранция за всички продукти и инсталация, минус - високата цена.

Ако имате съответния опит, можете самостоятелно да монтирате мини-станция със слънчеви панели за отопление на частна къща.

Най-ефективна е хибридната схема на въздушно-слънчевата система, в която фотоволтаичните клетки се използват за производство на енергия, колектори за нагряване на вода, и се инсталира допълнителен вятърен генератор. Тя може да бъде заменена с резервен източник на гориво (+)

Всички части за монтаж на отоплителната система се продават в специализирани магазини.

Трябва да закупите следните компоненти:

  • комплект от силициеви или филмови соларни модули;
  • акумулаторна батерия за енергия;
  • контролер за зареждане, който регулира процеса на зареждане и разреждане на батерията;
  • инвертор, който преобразува DC в AC;
  • комплект от свързващи кабели.

Желателно е батериите да са едни и същи (като се вземе предвид марката, капацитета и дори партията) и да имат възможност да съхраняват енергия за 3-4 дни. Продължителността на работата им зависи от температурата на помещението - при студени условия те бързо се изхвърлят. Ако дневната консумация е 2400 Wh, батериите се нуждаят от общ капацитет от поне 1000 Ah.

Когато използвате автомобилни акумулатори, не забравяйте, че максималната им ефективност е 70-75% (експлоатационен срок - 3 години), специалните устройства за слънчеви системи имат най-добро представяне - до 85% (експлоатационен живот - 10 години). По време на съхранението и преобразуването се губи известно количество енергия.

Качеството на тока, генериран от синусоидалните инвертори за слънчевите системи, е по-високо от тока от централизираната мрежа. Характеристиката на оборудването е синхронизацията на фазата на напрежението, при която преминаването от 12 V на 220 V се извършва без прекъсване във функционирането на битови електроуреди.

Мощностни инвертори - от 250 W до 6000 W и повече. Можете да увеличите изходната мощност чрез изпразване на паралелното свързване на няколко устройства. Например 3 x 3000 W = 9000 W (+)

След монтажа на всички елементи на соларната система е необходимо да се свърже електрически резервоар, който загрява водата към инвертора, и на свой ред отоплителния тръбопровод към резервоара.

Колекторна отоплителна система

Най-голяма ефективност и въздействие може да се постигне чрез инсталиране на колектори вместо слънчеви модули - външни инсталации, в които водата се нагрява от слънчева радиация. Такава система е по-логична и естествена, тъй като не изисква загряване на охлаждащата течност от други устройства.

Разгледайте дизайна и принципа на работа на устройствата от два основни типа: плоски и тръбни.

Опция за самостоятелно производство

Дизайнът на плоските инсталации е толкова прост, че опитни майстори сглобяват ръчно изработени колеги със собствените си ръце, закупили част от частите в специализиран магазин, а някои от тях са изработени от импровизирани материали.

Вътре в стоманена или алуминиева изолационна плоча фиксирана адсорбираща топлина от слънцето. Най-често тя е покрита със слой от черен хром. На върха на топлинния абсорбер е защитена с запечатан прозрачен капак.

Водата се загрява в тръби, поставени със змия и свързани към плочата. Вода или антифриз постъпва във вътрешността на канала през входа, нагрява се в тръбите и се премества към изхода - към изхода.

Пропускливостта на светлината на капака се обяснява с използването на прозрачен материал - силно закалено стъкло или пластмаса (например поликарбонат). За да се предотврати отразяването на слънчевите лъчи, стъклената или пластмасовата повърхност е матирана (+)

Има два вида свързване, еднотръбни и двутръбни, няма основна разлика в избора. Но има голяма разлика в начина, по който охлаждащата течност ще се подава към колекторите - гравитационния поток или с помощта на помпа. Първата опция е призната за неефективна поради слабата скорост на движение на водата, като според принципа на отопление, тя наподобява контейнер за летен душ.

Работата на втория вариант се дължи на свързването на циркулационната помпа, която доставя охлаждащата течност в сила. Енергийният източник за работата на помпено оборудване може да бъде захранвана със слънчева енергия мрежа.

Температурата на охлаждащия агент при нагряване от слънчев колектор достига 45-60 ºС, максималният индикатор на изхода е 35-40 ºС. За да се подобри ефективността на отоплителната система заедно с радиаторите се използват "топли подове" (+)

Тръбни колектори - решение за северните райони

Общият принцип на действие наподобява функционирането на плоски аналози, но с една разлика - топлообменните тръби с топлоносителя са в стъклени колби. Самите тръби са перо, запоени от едната страна и изглеждат като пера, и коаксиални (вакуум), вмъкнати една в друга и запечатани от двете страни.

Топлообменниците също са различни:

  • система за преобразуване на слънчевата енергия в топлинна тръба;
  • конвенционална тръба за преместване на охладителя U-тип.

Вторият тип топлообменници е признат за по-ефективен, но не достатъчно популярен поради разходите за ремонти: когато една тръба се срине, цялата секция ще трябва да бъде заменена.

Тръбата на тръбата не е част от целия сегмент, така че можете да я смените за 2-3 минути. Неуспешните коаксиални елементи се поправят само чрез премахване на капачката и смяна на повредения канал.

Схема, обясняваща цикличния характер на процеса на нагряване във вакуумните тръби: студена течност под въздействието на слънчевата топлина се нагрява и изпарява, като дава място на следващата част от студената охладителна течност (+)

След анализиране на техническите характеристики на колекторите от различни типове и обобщаване на опита от тяхното използване, решихме, че плоските колектори са по-подходящи за южните райони и тръбни за северните райони. Особено добре установена при сурови климатични инсталации със системата Heat-pipe. Те имат отоплителна способност дори и в облачни дни и през нощта, като се хранят с минимално количество слънчева светлина.

Пример на стандартна схема на свързване на слънчеви колектори към котелно оборудване: помпената станция циркулира вода, контролерът контролира процеса на нагряване.

Метод на изпълнение

Обикновено, след като експериментират с малък брой соларни модули, собствениците на частни къщи отиват по-далеч и подобряват системата по различни начини.

Най-лесният начин е да се увеличи броят на участващите модули, съответно, за привличане на допълнително пространство за тяхното разполагане и за закупуване на по-мощно свързано оборудване.

Какво да направя, ако има недостиг на свободно пространство? Ето някои насоки за повишаване на ефективността на соларна станция (с фотоволтаични клетки или колектори):

  • Промяна на ориентацията на модулите. Движещи се елементи по отношение на позицията на слънцето. Просто казано, инсталирането на основната част на панелите от южната страна. С дългата дневна светлина, също така е оптимално да се използват повърхностите, обърнати на изток и запад.
  • Регулиране на ъгъла на наклон. Производителят обикновено посочва кой ъгъл е най-предпочитан (например 45º), но понякога по време на инсталацията трябва да направи собствени корекции, като се вземе предвид географската ширина.
  • Правилният избор на място за монтаж. Покривът е подходящ, защото най-често е най-високата равнина и не е засенчен от други обекти (например, градински дървета). Но има още по-подходящи области - въртящи се устройства за проследяване на слънцето.

Когато елементите са перпендикулярни на слънчевите лъчи, системата работи по-ефективно, но на стабилна фиксирана повърхност (например покрив) това е възможно само за кратък период от време. За да го увеличат, те изобретили практически устройства за проследяване.

Механизмите за проследяване са динамични платформи, които се въртят след слънцето. Благодарение на тях производителността на генератора се увеличава през лятото с около 35-40%, през зимата - с 10-12%

Голям недостатък на устройствата за проследяване е тяхната висока цена. В някои случаи това не се отплаща, така че няма смисъл да се инвестира в безполезни механизми.

Смята се, че 8 панели са минималната сума, на която разходите ще се оправдаят с течение на времето. Можете да използвате 3-4 модула, но при едно условие: ако са директно, заобикаляйки батериите, те са свързани с водна помпа.

Само предишния ден, Tesla Motors обяви създаването на нов тип покрив - с интегрирани слънчеви панели. Илон Маск казва, че модифицираният покрив ще бъде по-евтин от обикновен покрив с монтирани върху него заглавия или модули.

Заключения и полезно видео по темата

Тематичните видеоклипове ще ви помогнат да представите по-добре устройството на домашни соларни станции и да разкриете някои тайни на инсталирането на оборудването.

Видео №1. Налична техническа информация за слънчеви батерии и контролери за зареждане:

Видео №2. Полезен опит от използването на слънчеви панели в Московска област:

Видео №3. Пример за успешно работеща соларна станция, напълно сглобена самостоятелно, осигуряваща както топла вода, така и домашно отопление:

Както виждате, соларната отоплителна система е много реално явление, което можете да реализирате самостоятелно. Сфера на алтернативни начини за получаване на енергия непрекъснато се развива, може би утре ще чуете за ново откритие.

Каним ви активно да коментирате материала. Изразявайте отношението си към „зелената енергия”, споделяйте опита си в изграждането на система от слънчеви панели, разкажете ви само за тънкостите, които познавате в блока по-долу.

Помогнете на развитието на сайта, споделяйки статията с приятели!

Категория:

Строителство